DE69725264T2

DE69725264T2 - Behälter zum Ausbringen von Flüssigkeit

Info

Publication number: DE69725264T2
Application number: DE69725264T
Authority: DE
Inventors: Kenta Ohta-ku Udagawa; Hajime Ohta-ku Kishida; Osamu Ohta-ku Sato; Ken Ohta-ku Tsuchii; Kazuhiro Ohta-ku Nakajima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2017-11-15
Also published as: EP1219447A2; EP0845362B1; KR19980042466A; EP0845362A2; DE69725264D1; KR100234799B1; AU4523097A; TW372219B; AU724102B2; CN1182680A; ES2206666T3; CA2221264C; ID21634A; US6145972A; CN1260067C; CA2221264A1; ATE251039T1; HK1011192A1; EP1219447A3; EP0845362A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND BEMERKUNGEN ZUM STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsaufnahmebehälter für Flüssigkeitsausstoß und in mehr besonderer Weise einen Flüssigkeitsaufnahmebehälter der geeignet, ist flüssige Tinte oder eine Verarbeitungsflüssigkeit aufzunehmen, die mit einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät angewendet werden kann.
Es wird ein Tintenbehälter bereitgestellt, der mit einer Tintenzuführöffnung versehen ist, für die Zuführung der Tinte zu einem Tintenstrahlkopf und einem Luftkanal für die Zuführung des dem Tintenverbrauch entsprechenden Luftvolumens in den Tintenbehälter.
In einem solchen Tintenbehälter der zwei Öffnungen hat, ist es erwünscht, daß die Tinte kontinuierlich dem Tintenstrahlkopf zugeführt werden kann, ohne Unterbrechung der Tinte, ein Auslaufen der Tinte durch Änderungen der umgebenden Bedingung, wenn der Aufzeichnungsvorgang nicht ausgeführt wird, verhindert wird und ein Auslaufen der Tinte wegen der Undichtheit zur Zeit des Austausches des Tintenbehälters zuverlässig verhindert werden kann.
Eine Patentanmeldung des Anmelders dieser Anmeldung sieht einen Tintenaufnahmebehälter vor, der einen im wesentlichen hermetisch abgedichteten Raum für die Aufnahme von Flüssigkeit, solche wie Tinte, und eine Unterdruckerzeugungskammer aufweist, die mit einem daran angrenzenden Unterdruckerzeu gungselement versehen ist, um diese Erfordernisse zu erfüllen.
Die Patentanmeldung ist die japanische Offenlegungsschrift Nr. HEI-7-125232, das US-Patent Nr. 5,509,140, die japanische Offenlegungsschrift Nr. HEI-7-68778 oder dergleichen.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. HEI-7-1255232 sieht zum Beispiel vor, daß die Druckverteilung in dem Unterdruckerzeugungselement durch die Einfügung der Tintenzuführöffnung an einer Seite des Behälters erzeugt ist, so daß Tinte in dem Dichtraum wie vorgesehen verbraucht wird.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. HEI-7-125232 beschreibt einen Tintenbehälter der aufweist, eine Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer die mit einem Luftkanal versehen ist und ein Unterdruckerzeugungselement aufnimmt, eine Flüssigkeitsaufnahmekammer für die direkte Aufnahme der Tinte, die der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer zugeführt werden soll und die mit der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer nur durch einen kleinen Verbindungsabschnitt in Fluidverbindung ist, der an einer Position entfernt von dem Luftkanal vorgesehen ist, wodurch die Unterdruckeigenschaft stabilisiert und der Wirkungsgrad des Verbrauchs von Tinte erhöht ist.
Das US-Patent Nr. 5 509 140 beschreibt den inneren Aufbau eines Tintenaufnahmebehälters, der einen den Gas-Flüssigkeits-Austausch fördernden Aufbau aufweist, durch welchen der Gas-Flüssigkeits-Austausch schnell eintreten kann und der stabilisierte Unterdruckbereich in einem frühen Stadium abgesichert ist.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. HEI-7-68778 beschreibt einen Behälter, in dem die Tintenzuführung an einem Bodenabschnitt des Tintenaufnahmebehälters wirkt und worin die in dem US-Patent Nr. 5 509 140 beschriebene Erfindung angewendet ist, wobei in dem Bodenabschnitt eine Ausnehmung für einen zeitweiligen Stillstand ausgebildet ist.
Diese Erfindungen sind in kommerzialisierten Produkten des Inhabers dieser Anmeldung eingesetzt. Andererseits beschreibt das japanische Dokument Nr. SHO-57-16385 eine Tintenzuführung die sinnbildlich nach dem Prinzip der Vogelfütterung (Hühnerfütterung) arbeitet und von den vorgenannten Erfindungen verschieden ist.
In letzter Zeit ist der Bedarf an Tintenstrahlaufzeichnungsgeräten steigend und der Wunsch nach der Hochgeschwindigkeits- und Hochqualitätsaufzeichnung ist ebenfalls steigend.
Die Nutzerhäufigkeit der Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte steigt mit dem Resultat des Anstiegs der Verbrauchsmenge von Tinte, infolge dessen der Tintenbehälter öfter ausgetauscht werden muß, was unbequem für die Nutzer ist. Dementsprechend ist ein Tintenbehälter mit einer großen Kapazität erwünscht, um die Austauschhäufigkeit des Tintenbehälters zu verringern.
Vom Standpunkt des Hochqualitätsbildes her ist es erwünscht, Tinte mit einer großen Oberflächenspannung zu verwenden, da dadurch ein Verlaufen der Tinte auf dem Aufzeichnungsmaterial vermieden werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet eine weitere Verbesserung eines Flüssigkeitsbehälters zur Verfügung zu stellen.
In dem Fall, daß die Größe des Behälters groß ist, ist die Schwankung des Druckzustandes des Unterdruckerzeugungselements an sich groß mit dem möglichen Resultat einer geringen Ausbeute.
Andererseits ist ein Aufbau bekannt wie in 22 gezeigt, worin ein Element eine Kapillarkraft hat die größer ist als die des absorbierenden Materials, das zwischen dem Absorptionsmaterial und der Zuführöffnung angeordnet ist. Ein Luftkanal C ist in der oberen Wand B des Behälters A ausgebildet und eine Tintenzuführöffnung E ist in der Bodenwand D ausgebildet. Ein offenporiges Element F ist darin angeordnet (Einzelkammer). Das gesamte Druckkontaktelement G ist innerhalb des Behälters A und es verschließt die Tintenzuführöffnung E.
Das Druckkontaktelement besteht aus einem porösen Material das eine höhere Dichte aufweist als die des porösen Elements oder der eines Faserbündelelements oder der gleichen (Druckkontaktelement); und es ist durch eine Zuführöffnung für die Zuführung von Flüssigkeit zu der Aufzeichnungsvorrichtung etwa einem Flüssigkeitsausstoß-Aufzeichnungskopf gedrückt. Um das zu ermöglichen, weist das Druckkontaktelement eine bestimmte Länge in der Druckrichtung der Zuführöffnung aus.
In diesem Fall ist das poröse Element gedrückt, wie in 22 gezeigt.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. HEI-7-68778 beschreibt einen Tintenbehälter der ein Druckkontaktelement und eine Tintenzuführöffnung aufweist, die sich abwärts gegenüber liegen.
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. HEI-5-104735 beschreibt einen Tintenbehälter der ein Druckkontaktelement aufweist. Mit diesem Aufbau ist das Druckkontaktelement so angeordnet, daß ein Teil davon nach außen aus dem Tintenbehälter hervorsteht, und in Folge dessen die Eintrittswegstrecke oder das Eindruckmaß bezüglich des Unterdruckerzeugungselements (Absorptionsmaterial) kleiner ist als bei der vorhergehenden Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine weitere Verbesserung gerichtet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Behälter für die Aufnahme von Flüssigkeit bereitgestellt, die von einem Flüssigkeitsausstoßkopf der eine Flüssigkeitsausstoßebene einschließlich Ausstoßauslässen aufweist, ausgestoßen werden soll, wie in Anspruch 1 ausgeführt.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsaufnahmebehälter in dem stabilisierte Unterdruckbedingungen aufrechterhalten werden können, wobei die Flüssigkeit aus dem im wesentlichen abgedichteten Raum effektiv ausgeführt werden kann.
In dieser Patentschrift bedeutet 'Kapillarkraft' eine Höhe h (cmWS) einer Flüssigkeitsoberfläche in einer Kapillare zu einer vorher festgelegten Flüssigkeitsoberfläche, wenn die Kapillare in Flüssigkeit, welche die vorher festgelegte Flüssigkeitsoberfläche hat, eingebracht wird; und 'Unterdruck' ist ein flüssigkeitsinterner Druck -h (cmWS) an der vorher festgelegten Position der Flüssigkeitsoberfläche. In dieser Patentschrift bedeutet 'Tinte' flüssige Tinte, die in dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät verwendet wird, und auch die Flüssigkeit für die Verarbeitung der Tinte bei der Aufzeichnung.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Flüssigkeitsaufnahmekammer, wenn die Flüssigkeit eingefüllt ist, nur diese Flüssigkeit und in dem Unterdruckerzeugungselement in der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer ist die Flüssigkeit bis zu einer vorher festgelegten Höhe aufgefüllt (Gas-Flüssigkeits-Schnittebene). Mit dem Verbrauch der Flüssigkeit durch die Flüssigkeitszuführöffnung sinkt die Gas-Flüssigkeits-Schnittebene ab. Wenn die Gas-Flüssigkeits-Schnittebene das obere Ende des Lufteinleitkanals erreicht hat, der einen Kapillarkraft erzeugenden Abschnitt hat für die Einleitung von Luft aus der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer in die Flüssigkeitsaufnahmekammer, wird Luft in den Lufteinleitkanal eingeleitet. Dann tritt Luft durch den Fluidverbindungskanal in die Flüssigkeitsaufnahmekammer ein, gegen die Kapillarkraft, erzeugt durch den in dem Lufteinleitkanal angeordneten Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt. Die Flüssigkeit wird dann aus der Flüssigkeitsaufnahmekammer dem Unterdruckerzeugungselement zugeführt (Gas-Flüssigkeits-Austausch). Im Ergebnis ist die Flüssigkeit wieder in den Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt des Lufteinleitkanals gefüllt und es ist Kapillarkraft erzeugt, um die Flüssigkeitszufuhr aus dem Flüssigkeitsbehälter zu stoppen.
Während des größten Teils der Dauer des Flüssigkeitsverbrauches wird der Gas-Flüssigkeits-Austausch wiederholt und der erzeugte Unterdruck in dem Unterdruckerzeugungselement ist bestimmt durch die Kapillarkraft des Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitts des Lufteinleitkanals. Deshalb kann bei genauer Auswahl der Kapillarkraft der erzeugte Unterdruck kon stant gehalten werden und dadurch ist der Unterdruckzustand stabilisiert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Perspektivansicht die einen Tintenbehälter und einen geschlossenen, nach oben offenen Behälterkasten entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei (A) die Phase vor dem Einbau zeigt und (B) die Phase nach dem Einbau zeigt.
2 zeigt eine Schnittansicht eines Tintenbehälters entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Perspektivansicht eines Hauptteils des Tintenbehälters von 2.
4 zeigt eine Schnittansicht eines Hauptteils eines Tintenbehälters entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine schematische Schnittansicht, die eine Wirkungsweise eines Tintenbehälters entsprechend der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
6 zeigt eine graphische Darstellung der Änderung des erzeugten Unterdrucks in der Ebene, welche die Ausstoßauslässe des Tintenstrahlkopfes einschließt, bezogen auf den Tintenverbrauch in einem Tintenbehälter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt eine schematische Schnittansicht (A) auf ein Hauptteil des Tintenbehälters von 2 und eine schematische Vorderansicht (B) einer Trennwand.
8 zeigt eine schematische Schnittansicht (A) eines Behälters entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine schematische Vorderansicht (B) einer Trennwand entsprechend einer weiteren Ausführungsform.
9 zeigt eine schematische Schnittansicht (A) eines Behälters entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine schematische Vorderansicht (B) einer Trennwand.
10 zeigt eine schematische Perspektivansicht (A) einer Trennwand, die nicht in den von der Erfindung beanspruchten Schutzbereich fällt und eine schematische Schnittansicht (B) davon und eine schematische Frontansicht (C) davon.
11 zeigt eine schematische Perspektivansicht (A) einer Trennwand entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Vorderansicht (B) davon, eine schematische Schnittansicht (C) und eine schematische Schnittansicht (D) der Trennwand entsprechend einer weiteren Ausführungsform.
12 zeigt eine schematische Schnittansicht (A) einer Trennwand von verschiedenen Ausführungsformen die einen Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt aufweist (A)–(E).
13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Tintenbehälters entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 zeigt eine Schnittansicht eines Tintenbehälters entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin die Kapillarkraft Hs des Absorptionsmaterials dargestellt ist.
15 zeigt eine Schnittansicht eines Tintenbehälters entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin eine statische Kopf-Differenz Hp zwischen dem Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt und der Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL in dem Absorptionsmaterial und ein Druckverlust Δh des Absorptionsmaterials nach dem Gas-Flüssigkeits-Austausch dargestellt sind.
16 zeigt eine Schnittansicht eines Tintenbehälters entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, worin die statische Kopf-Differenz Hp zwischen dem Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt und einer Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL in einem anderen Absorptionsmaterial und ein Druckverlust Δh des Absorptionsmaterials nach dem Gas-Flüssigkeits-Austausch dargestellt sind.
17 zeigt eine schematische Darstellung eines Parameters in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 zeigt eine schematische Darstellung eines Parameters in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
19 zeigt eine Schnittansicht eines Hauptteils eines Flüssigkeitscontainers für Flüssigkeitsausstoß entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 zeigt eine Schnittansicht eines Hauptteils eines Flüssigkeitscontainers für Flüssigkeitsausstoß entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
21 zeigt eine Schnittansicht eines Flüssigkeitscontainers für Flüssigkeitsausstoß entsprechend einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt eine Schnittansicht eines konventionellen Flüssigkeitscontainers für Flüssigkeitsausstoß.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erfolgt die Beschreibung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ein Tintenbehälter 10 als Flüssigkeitsaufnahmebehälter entsprechend dieser Ausführungsform der Erfindung, ist von rechtwinkliger Gestalt mit parallel laufenden Rohren und hat eine obere Wand 10U, die mit einem Luftkanal 12 für die Fluidverbindung von der Innenseite des Tintenbehälters nach außen versehen ist.
Der Luftkanal hat gewöhnlich einen Durchmesser von etwa 1 mm, wenn er durch Spritzgießen hergestellt ist. Die Verdunstung der Tinte ist dem Wesen nach ein Teil des Phänomens der Streuung und sie steigt unproportional in der Phase der Streuung und reduziert sich 2-fach proportional mit dem Abstand zur Streuung. Wie in 13(A) und (B) gezeigt, ist in der oberen Wand 10U eine Nut ausgebildet, die bis zum Abschnitt des Luftkanals 12 reicht, die Nut ist zick-zack-förmig gestaltet oder eine Labyrinth-Nut, um als Luftleitnut 11 zu wirken.
Ein Filmelement (nicht gezeigt) ist an der oberen Wand des Tintenbehälters angebracht durch Schweißen oder mittels Klebematerial, um die lange, komplizierte Luftleitnut 11 zu verschließen, durch die ein langer, komplizierter Luftleit kanal ausgeformt ist. Dadurch kann die Menge der Verdunstung von Tinte auf 1/1000–1/10000 im Vergleich dazu verringert werden, daß der Luftkanal 12 direkt nach außen offen ist. 13(B) zeigt zum Beispiel ein äußeres Erscheinungsbild eines Behälters für schwarze Tinte, der hoch in der Verbrauchsmenge ist.
Ein Teil des Filmelements ist über das Ende der Oberfläche des Tintenbehälters hinaus erstreckt und dient als Zugriffabschnitt. Der Zugriffabschnitt ist mit einer Markierung versehen die anzeigt, daß es sich um einen Zugriffabschnitt handelt. Das Filmelement ist an einem zu der Luftleitnut 11 distanzierten Abschnitt mit einem partiellen Schnitt versehen, um die Entfernung zu unterstützen und durch Aufschneiden des Filmelements entlang des partiellen Schnitts ist ein Ende der Luftleitnut 11 freigelegt oder unbedeckt, um die Fluidverbindung nach außen zu gestatten, also den Luftleitkanal 12 zu öffnen. In 1 ist wegen der Einfachheit nur der Luftkanal 12 in der Wand 10 gezeigt.
Die untere Wand 10B des Tintenbehälters 10 ist mit einem Tintenzuführzylinder 14 versehen, einschließlich einer Tintenzuführöffnung als Flüssigkeitszuführöffnung für die Zuführung von Flüssigkeit in der Form eines ebenen zylindrischen Abschnitts. Im Zuge der Verteilung handelsüblicher Behälter ist der Luftkanal 12 mit einem Film oder dergleichen abgedichtet und der Tintenzuführzylinder ist mit einem Tintenzuführöffnungs-Dichtelement abgedichtet, etwa mit einer Kappe. Mit 16 ist ein Hebelelement gekennzeichnet, das integrativ an der Außenseite des Tintenbehälters 10 angeordnet und elastisch verformbar ist. Es ist mit einer Auskerbung für die Feststellung in einem mittleren Abschnitt versehen.
Mit 20 ist ein Behälterkasten gekennzeichnet der den Druckkopf einschließt und den Tintenbehälter 10 aufnimmt. Der untere Abschnitt des Behälterkastens 20 ist mit einem integrierten Tintenfarbstrahlkopf 22 versehen. Der Tintenfarbstrahlkopf ist mit einer Vielzahl von Ausstoßauslässen versehen die abwärts gerichtet sind (Oberfläche welche Ausstoßauslässe hat, die eine Vielzahl von Ausstoßauslässen haben).
Der Tintenbehälter 10, der sich in der Position befindet, wie in 1(A) gezeigt, ist in dem geschlossenen, nach oben offenen Behälterkasten 20 so platziert, daß der Tintenzuführzylinder 14 mit einem nicht gezeigten Tintenzuführzylinder-Aufnahmeabschnitt des Tintenfarbstrahlkopfes 22 so in Kopplung gebracht wird, daß der Tintenzuführzylinder des Tintenfarbstrahlkopfes 22 in den Tintenzuführzylinder 14 eintritt.
Die Feststell-Auskerbung 16A des Hebelelements 16 ist dann mit dem Kopplungsabschnitt gekoppelt, der sich an einer vorher festgelegten Position des geschlossenen, nach oben offenen Behälterkastens 20 befindet, so daß ein normaler Einbaustatus wie in 1(B) gezeigt, erreicht ist. Der geschlossene, nach oben offene Behälterkasten 20 in den der Tintenbehälter 10 eingebaut ist, ist auf einem Schlitten des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes geführt, so daß ein Status erreicht ist, der Drucken ermöglicht. In diesem Stadium ist eine vorher festgelegte statische Kopfdifferenz H zwischen dem Bodenabschnitt des Tintenbehälters 10 und der Ebene vorgesehen, welche die Ausstoßauslässe des Druckknopfes einschließt.
Unter Bezugnahme auf 2 erfolgt die Beschreibung der inneren Struktur, die allen Ausführungsformen des Tintenbehälters 10 gemeinsam ist.
Der Tintenbehälter 10 ist in Fluidverbindung nach außen durch den Luftkanal 12 an einem oberen Abschnitt davon und ist in Fluidverbindung mit der Tintenzuführöffnung an einem unteren Abschnitt davon. Er enthält eine Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 zur Aufnahme des Flüssigkeit absorbierenden Materials 32 als ein Unterdruckerzeugungselement und eine im wesentlichen hermetisch abgedichtete Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 zur Aufnahme der flüssigen Tinte, die Kammern sind durch die Trennwand 38 getrennt. Die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 und die Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 sind in Fluidverbindung nur durch den Fluidverbindungskanal 40 der in der Trennwand 38 so ausgeformt ist, daß er an den Bodenabschnitt des Tintenbehälters 10 angrenzt.
Die obere Wand 10U des Tintenbehälters 10, welche die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 definiert, ist mit einer Vielzahl von Rippen 42 versehen, die innerhalb bis zum Kontakt mit dem Absorptionsmaterial 32 erstreckt sind, das in der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 in komprimiertem Zustand eingepaßt ist.
Damit ist eine Luftpufferkammer 34 zwischen der Wand 10U und der oberen Oberfläche des Absorptionsmaterials 32 ausgebildet. Das Absorptionsmaterial 32 besteht aus heiß gepreßtem Polyurethanschaummaterial und ist in der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 in komprimiertem Zustand eingepaßt, um eine vorbestimmte Kapillarkraft zu erzeugen, wie hierin nachfolgend beschrieben wird. Der absolute Wert der Porengröße des Absorptionsmaterials 32 zur Erzeugung der vorher festgelegten Kapillarkraft ist unterschiedlich, abhängig von dem Material der verwendeten Tinte, von der Position der Ebene, die die Ausstoßauslässe des Tintenstrahlkopfes 22 einschließt (statische Kopfdifferenz H) oder dergleichen.
Es ist aber erforderlich die Kapillarkraft zu erzeugen, die größer ist als die Kapillarkraft in der KapillarkraftErzeugungsnut oder -kanal, als einem Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt, wie hierin nachfolgend beschrieben wird, und deshalb ist von diesem Standpunkt aus ein Minimalgrenzwert von annähernd 50/inch wünschenswert.
In dem Tintenzuführzylinder 14, der die Tintenzuführöffnung 14A definiert, befindet sich ein Druckkontaktelement 46 in Form einer Scheibe oder in Säulenform. Das Druckkontaktelement 46 an sich ist z. B. aus Polypropylenmaterial oder Filzmaterial und durch äußere Krafteinwirkung nicht bleibend verformbar. Das Druckkontaktelement 46 ist unter Druck in dem Absorptionsmaterial 32 gehalten, um dadurch die örtliche Kompression des Absorptionsmaterials 32 zu bewirken, wenn es in der Position ist, wie in 2 gezeigt (nicht eingebaut in den Behälterkasten 20). Das Ende des Tintenzuführzylinders 14 ist mit einem Flansch 14B versehen, an dem das Druckkontaktelement anliegt und ein Austreten an die Außenseite verhindert wird.
Der Betrag der Eintrittswegstrecke ergibt sich vorzugsweise zu 1,0–3,0 mm, wenn der Tintendurchlaßzylinder des Tintenfarbstrahlkopfes 22 in dem Tintenzuführzylinder 14 ist, und er beträgt 0.5–2.0 mm, wenn er nicht darin ist. Dadurch kann der Verlust von Tinte verhindert werden, wenn der Tintenbehälter ausgebaut ist, während ein exakter gleichmäßiger Tintenstrom gewährleistet ist, wenn er eingebaut ist.
Da der Tintenzuführ-Öffnungsabschnitt mit einem Druckkontaktelement 46 versehen ist, das in das Absorptionsmaterial 32 gedrückt ist, wird der Abschnitt des Absorptionsmaterials 32, den das Druckkontaktelement berührt, deformiert. Wenn die Tintenzuführöffnung 14A zu dicht an den Fluidverbindungskanal 40 reicht, der die Gas-Flüssigkeits-Austauschöffnung ist, erreicht das Absorptionsmaterial 32 unter dem Einfluß der Spannung, welche durch die Deformierung des Absorptionsmaterials 32 bewirkt ist, die Gas-Flüssigkeits-Austauschöffnung mit dem Ergebnis, ansteigender Schwankung in der Arbeitsweise des Tintenbehälters. Im schlechtesten Fall kann kein adäquater Unterdruck hergestellt werden mit dem Ergebnis von Tintenverlust durch die Tintenzuführöffnung 14A. Im Gegensatz dazu, wenn die Tintenzuführöffnung zu weit entfernt ist von dem Fluidverbindungskanal 40, der die Gas-Flüssigkeits-Austauschöffnung darstellt, ist der Strömungswiderstand vom Fluidverbindungskanal 40 zur Tintenzuführöffnung 14A viel größer während des Gas-Flüssigkeits-Austausch-Vorganges, wie hierin nachfolgend beschrieben wird, mit dem Ergebnis, daß eine Unterbrechung (Stillstand) auftreten kann infolge des größeren Druckverlustes, wenn die Geschwindigkeit des Tintenverbrauches hoch ist. Deshalb ist es vorzuziehen, daß der Abstand zwischen dem Fluidverbindungskanal 40 und dem Ende der Tintenzuführöffnung 14A annähernd 10–50 mm ist.
Die Beschreibung erfolgt als ein Verhältnis zwischen den Volumina der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 und der Flüssigkeitsaufnahmekammer 36.
Wenn eine Temperaturänderung oder eine Druckänderung während der Nutzung des Tintenbehälters 10 eintritt, nämlich wenn Luft in einem oberen Abschnitt der Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 vorhanden ist, dehnt sich die Luft in dem oberen Ab schnitt der Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 aus, mit dem möglichen Ergebnis des Ausströmens von Tinte in die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34. Die somit ausgeströmte Tinte ist durch das Absorptionsmaterial 32 in der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 absorbiert. Deshalb ist es erwünscht, das Volumen des Absorptionsmaterials 32 vorher festzulegen, um genug Absorptionskapazität für die verströmte Tinte unter allen praktischen Bedingungen zu haben.
Im Falle eines Tintenbehälters von großer Kapazität ist die Höhe des Absorptionsmaterials 32 groß (z. B. nicht weniger als 40 mm), deshalb muß die Tinte gegen die Schwerkraft aufgesaugt werden, und die Absorptionskapazität ist deshalb nicht einfach nur durch das Volumen bestimmt. Wenn das Flüssigkeitsniveau (Gas-Flüssigkeits-Schnittebene) der Tinte in dem Absorptionsmaterial 32 hoch ist, kann der Geschwindigkeitsanstieg des Flüssigkeitsniveaus der durch die Saugleistung des Absorptionsmaterial 32 gegen die Schwerkraft erfolgt, nicht ausreichend sein, mit dem Ergebnis des Verlustes von Tinte durch die Tintenzuführöffnung. Um den Geschwindigkeitsanstieg des Flüssigkeitsniveaus zu unterdrücken, ist die Bodenoberfläche der Unterdruckerzeugungselement -Aufnahmekammer 34 angemessen groß zu gestalten.
Wenn jedoch die Bodenoberfläche der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 innerhalb eines limitierten Gesamtvolumens vergrößert wird, wird die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 größer, so daß das Volumen der Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 kleiner sein muß, wodurch die Kapazität der Tintenmenge abnimmt.
Auf der anderen Seite wird die Tintenabsorptionsgeschwindigkeit des Absorptionsmaterials 32 durch die Oberflächenspan nung beeinflusst. Es ist herausgefunden worden, daß, wenn die Oberflächenspannung Γ der Flüssigkeit in einem Bereich von 30–50 (dyn/cm) geändert ist, das Volumenverhältnis zwischen der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 und der Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 bei einer Temperaturänderung von 5–35°C annähernd 1 : 1 bis 5 : 3 ist, was eine normale Bedingung ist, obwohl es von dem Material der Flüssigkeit abhängig ist.
Die Größe der Luftpufferkammer 44 der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 ist in angemessener Weise klein, vom Standpunkt der Volumeneffizienz. Das Volumen sichert jedoch in angemessener Weise die Verhinderung des Ausstoßens von Tinte durch den Luftkanal 12, wenn die Tinte plötzlich in die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 eintritt. Von diesem Standpunkt aus ist das Volumen der Luftpüfferkammer 44 wünschenswerter Weise annähernd 1/5 bis 1/8 des Volumens der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34.
Nachfolgend erfolgt die Beschreibung des Aufbaus der Steuerung des Unterdrucks, erzeugt durch das Absorptionsmaterial 32 als das Unterdruckerzeugungselement.
In einem ersten Beispiel, wie in 10 gezeigt, welches nicht in den Schutzbereich oder unter die Ansprüche der Erfindung fällt, sind auf der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer-34-Seite der Trennwand 38 zwei parallele Kanäle 61 ausgebildet. Die Kanäle 61 sind in Gegenüberlage zu dem Absorptionsmaterial 32 als das Unterdruckerzeugungselement und bilden den Kapillarkraft erzeugenden Abschnitt des Luftzuführkanals in Fluidverbindung mit dem Fluidverbindungskanal 40 an dessen Bodenabschnitt. Der Kanal 61 der den Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt bildet, kann als Kapillare aufgefaßt werden welche Kapillarkraft erzeugt, definiert durch die Nutoberfläche in der Trennwand 38 und der Seite des Absorptionsmaterials 32, wie nachfolgend beschrieben.
In einem zweiten Beispiel, wie in 11 gezeigt, sind auf der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer-34-Seite des Bodenabschnitts der Trennwand 38 erste parallele Kanäle 54 ausgebildet, die als Luftzuführkanal wirken, die ein offenes oberes Ende kontaktiert zu dem Absorptionsmaterial 32 haben, als das Unterdruckerzeugungselement und -zweite parallele Kanäle 64 in Fluidverbindung mit den ersten Kanälen 54 und am Bodenabschnitt in Fluidverbindung mit dem Fluidverbindungskanal 40. Die Luftzuführnut ist durch den ersten Kanal 54 und den zweiten Kanal 64 ausgebildet, wobei der zweite Kanal Kapillarkraft erzeugende Abschnitte aufweist. Die unteren Enden der zweiten Kanäle 64, welche die Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitte ausbilden, wie in 11 gezeigt, können bis zum höchsten Abschnitt der Nut 65 ausgedehnt sein, die in Längsrichtung zum Fluidverbindungskanal 40 verläuft. Auf diese Weise ist der Durchlaß zuverlässig ausgebildet, auch wenn das Absorptionsmaterial 32 am unteren Ende des zweiten Kanals 64 in die Nut eindringt. In diesem Beispiel ist der erste Kanal 54 größer als der zweite Kanal 64, dadurch ist die Luftzufuhr gesichert und der Widerstand auf den Start des Gas-Flüssigkeits-Austausches verringert. Der zweite Kanal 64 kann, wie hierin nachfolgend beschrieben, als eine Kapillare aufgefaßt werden, die in der Lage ist, die Kapillarkraft, bestimmt durch die Nutoberfläche in der Trennwand 38 und der Seite des Absorptionsmaterials 32, zu erzeugen. In 11, (D), ist eine Abschrägung vorgesehen, um den Luftdurchlaß am unteren Ende des zweiten Kanals 64 zu fördern.
In einem dritten Beispiel, wie in 3 gezeigt, sind auf der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer-34-Seite des Bodenabschnitts der Trennwand 38 drei erste parallele Kanäle 50 auf der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer-34-Seite des Bodenabschnitts der Trennwand 38 vorgesehen, wobei jeder ein offenes Ende berührend zu dem Absorptionsmaterial 32 als Unterdruckerzeugungselement aufweist, und drei zweite parallele Kanäle 60 am Bodenende in Fluidverbindung mit dem Fluidverbindungskanal 40b vorgesehen sind.
In diesem Beispiel sind die ersten Kanäle 50 und die zweiten Kanäle 60, die den Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt bilden, in der Bodenoberfläche der Aussparung 70 ausgebildet, die im mittleren Abschnitt längsseits der Trennwand 38 ausgebildet ist. Die 70 wird gebildet durch drei Oberflächen 70A, 70B, (70B schräg geneigt in einem kleinen Winkel bezogen auf die Oberfläche der Trennwand 38) und eine Bodenoberfläche 70C parallel zur Oberfläche der Trennwand 38. Die Weite des Fluidverbindungskanal 40 ist im wesentlichen gleich der Weite der Aussparung 70. Das Absorptionsmaterial 32, eingepaßt in die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34, ist in Druckkontakt zur Oberfläche der Trennwand 38, zu den drei Oberflächen 70A, 70B, (70B bildet die Aussparung 70) und zur Bodenoberfläche 70C. Die zweiten Kanäle 60 können als Kapillare aufgefaßt werden, die in der Lage ist, Kapillarkraft zu erzeugen, die durch die drei Oberflächen in der Trennwand 38 und die Seite des Absorptionsmaterials 32 bestimmt ist. In diesem Beispiel sind die ersten Kanäle 50 und zweiten Kanäle 60 in der Bodenoberfläche der Aussparung 70 ausgebildet, dadurch ist die Luftzuführung weiter stabilisiert, so daß der Gas-Flüssigkeits-Austausch im Vergleich zu den anderen Beispielen weiter stabilisiert wird. Außerdem ist der Aufbau dieses Beispiels wirksam, um eine Stockung der Luftblasen im Fluidverbindungskanal 40 zu verhindern.
Unter Bezugnahme auf 12 werden nachfolgend verschiedene Beispiele von Querschnittsformen der Kapillarkraft-Erzeugungsnute beschrieben.
In dem Beispiel wie in 12, (A) gezeigt, hat die Nut einen trapezförmigen Querschnitt der eine Öffnungsweite W1, eine Weite des Bodenabschnitts W2, eine Tiefe (HÖHE) D und eine geneigte Oberflächenlänge d (der Neigungswinkel der geneigten Oberfläche ist 1,3°). Die Umfangslänge L ist L = W1 + W2 + 2d und eine Querschnittsfläche S ist S = D(W1 + 2)/2.
In einem Beispiel wie in 12, (B) gezeigt, hat sie einen rechteckigen Querschnitt der eine Öffnungsweite der Öffnung W und eine Tiefe (Höhe) D hat. Die Umfangslänge L ist L = 2 (W + D) und die Querschnittsfläche s ist S = DW.
In einem Beispiel wie in 12, (C) gezeigt, hat sie einen halbkreisförmigen Querschnitt, der eine Öffnungsweite 2r, ausgedrückt als Halbmesser 2r, hat. Die Umfangslänge L ist L = r(2 + π) und die Querschnittsfläche S ist S = πr²/2.
In einem Beispiel wie gezeigt in 12, (D) hat sie einen Querschnitt aus einer Kombination eines halbkreisförmigen und eines rechteckigen Querschnitts. 12, (E) zeigt ein Beispiel eines dreieckig gestalteten Querschnitts. Die Umfangslängen und die Querschnittsflächen davon sind leicht zu erhalten und deshalb weggelassen.
In diesen Beispielen sind die ersten und zweiten Kanäle in Form einer Nut ausgebildet, können aber auch ein geschlossener Kanal sein, wie in 4 gezeigt. In mehr besonderer Weise sind an dem Endabschnitt der Trennwand 38 vorgesehen, ein Luftzuführkanal 56 als der erste Kanal der ein offenes Ende kontaktiert zu dem Absorptionsmaterial 32 als dem Un terdruckerzeugungselement und ein Kapillarkraft-Erzeugungskanal 66 als der zweite Kanal in Fluidverbindung mit dem Luftzuführkanal 56 und in Fluidverbindung mit dem Fluidverbindungskanal 40 am Bodenende. Auf diese Weise besteht keine Notwendigkeit, daß der Kapillarkraft-Erzeugungskanal 66 durch das Absorptionsmaterial 32 gebildet ist, der den Teil der Nut verschließt, weshalb die Kapillarkrafterzeugung ohne den Einfluß des Absorptionsmaterials 32 erfolgen kann.
Unter Bezug auf die Zeichnungen 14 und 16 werden vor der Beschreibung der Arbeitsweise des Tintenbehälters die Begriffe erläutert.
14 zeigt das Stadium in dem die Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 mit Tinte gefüllt ist, worin die Tinte eine Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL hat, bewirkt durch die Kapillarkraft des Absorptionsmaterials 32. Die Kapillarkraft des Absorptionsmaterials Hs, welche ausgedrückt ist durch eine Kapillarkraft des Absorptionsmaterials dividiert durch eine Tintendichte Φ multipliziert mit der Gravitationsbeschleunigung g, hat somit eine Längendimension, wird gemessen als eine Differenz zwischen dem Niveau der Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL vor dem Gas-Flüssigkeitsaustausch und der kontinuierlichen Luftdruckanzeige (Niveau) in der Flüssigkeitssäule.
15 zeigt das Stadium nach dem der Gas-Flüssigkeits-Austausch als Ergebnis des Tintenverbrauchs beginnt und Hp als eine Differenz zwischen dem Niveau der Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL in dem Absorptionsmaterial 32, als das Unterdruckerzeugungselement, und dem Kapillarkraft erzeugenden Abschnitt 60a in dem zweiten Kanal 60, der den Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt ausbildet. In dem Beispiel der 15 ist ein heiß gepreßtes Absorptionsmaterial 32 ver wendet. Das Absorptionsmaterial 32 ist einer Heißformpresse ausgesetzt worden und dann in die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 eingesetzt, dadurch ist das Druckverhältnis in dem Absorptionsmaterial 32 relativ einheitlich. Deshalb ist die Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL in dem Absorptionsmaterial im wesentlichen horizontal, obwohl die horizontalen Enden etwas höher sind.
16 zeigt das Stadium nach dem der Gas-Flüssigkeits-Austausch als Ergebnis des Tintenverbrauches beginnt. In diesem Beispiel ist ein nicht gepreßtes Absorptionsmaterial verwendet. Ein Absorptionsmaterial, das ein weit größeres Volumen hat als das Volumen der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34, ist mit etwa 4- bis 4,5-facher Kompression (Volumenverhältnis) eingesetzt, die Verteilung der Druckverhältnisse tendiert daher dazu, nicht einheitlich zu sein. Die Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL hat deshalb eine sägezahnähnliche Form, normalerweise ist aber die Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL in dem Absorptionsmaterial 32 nach unten konkav geformt (niedrig in den Mittel- und hoch an den Endabschnitten), wie in Fig. gezeigt. In diesem Fall ist Hp eine Höhendifferenz zwischen dem bodennächsten Punkt der Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL und dem Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt 60a.
In den 15 und 16 ist Δh ein Kopfverlust, ausgedrückt durch einen Druckverlust in dem Absorptionsmaterial 32 als dem Unterdruckerzeugungselement zwischen dem Fluidverbindungskanal 40 und der Flüssigkeitszuführöffnung 14A dividiert durch eine Tintendichte Φ multipliziert mit der Gravitationskonstanten g (hat somit eine Längendimension). Wenn der Druckverlust ΔPe ist, ist Δh = ΔPe/Φg. Der Druckverlust ist in dem Absorptionsmaterial 32 erzeugt und deshalb ist der Druckverlust zwischen dem Ende des Absorptionsmaterials 32 und dem Ende der Flüssigkeitszuführöffnung 14A, wie in Fig. gezeigt. Da der Druckverlust zwischen der Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 und dem Fluidverbindungskanal 40 im wesentlichen Null ist, wird Δh durch Bestimmung der Differenz zwischen dem Druck in der Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 und dem Druckkopf an dem Ende der Zuführöffnung 14A gemessen.
In der folgenden Beschreibung weist das Beispiel den ersten Kanal 50 und den zweiten Kanal 60 als Luftzuführkanal auf, da die Arbeitsvorgänge die gleichen sind wie bei dem Aufbau, der nur die Kapillarkraft-Erzeugungsnute aufweist und mit dem Aufbau der beides, einen Luftzuführkanal 56 und einen KapillarkraftErzeugungskanal 66 aufweist.
Bei Betätigung des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, ist die Tinte von dem Tintenstrahlkopf 22 ausgestoßen, so daß eine Saugkraft in dem Tintenbehälter 10 erzeugt ist.
Wenn das Absorptionsmaterial 32 als das Unterdruckerzeugungselement in der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 eine ausreichende Tintenmenge enthält, ist die Tinte in dem Unterdruckerzeugungselement verbraucht, und die obere Oberfläche der Tinte (Gas-Flüssigkeits-Grenzebene LL in 2) sinkt ab. Der erzeugte Unterdruck ist zu dieser Zeit durch die Kapillarkraft an der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene in dem Unterdruckerzeugungselement und der Höhe der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene LL, gemessen von der die Ausstoßauslässe einschließenden Ebene, bestimmt.
Durch den Tintenverbrauch erreicht die Gas-Flüssigkeits-Grenzebene LL den oberen Endabschnitt des ersten Kanals 50 des Luftzuführkanals. Wenn der Druck an dem Bodenabschnitt der Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 niedriger wird als der in dem zweiten Kanal 60, ist Luft durch den ersten Kanal 50 und durch den zweiten Kanal 60 in die Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 zugeführt. Im Ergebnis steigt der Druck in der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 entsprechend dem Maß der zugeführten Luft; und aus der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 ist Tinte durch den Fluidverbindungskanal 40 in das Absorptionsmaterial 32 zugeführt, um die Druckdifferenz zwischen dem gestiegenen Druck und dem Druck in dem Absorptionsmaterial 32 zu beseitigen. Der Gas-Flüssigkeits-Austausch wird dabei ausgeführt. Dabei steigt der Druck am Bodenabschnitt des Behälters entsprechend dem Maß der zugeführten Tintenmenge und die Zuführung von Luft in die Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 hört auf.
Während des Verbrauchs von Tinte findet der Gas-Flüssigkeits-Austausch kontinuierlich statt, so daß Tinte aus der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 in die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 zugeführt ist, und der erzeugte Unterdruck, während des Verbrauchs von Tinte aus der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36, durch die im dem zweiten Kanal 60 erzeugte Kapillarkraft bestimmt ist. Deshalb kann durch eine exakte Auswahl der Dimensionen des zweiten Kanals 60 der erzeugte Unterdruck, während des Tintenverbrauchs aus der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36, bestimmt werden.
Unter Bezugnahme auf 5 erfolgt die Beschreibung der Arbeitsweise des Tintenbehälters 10 entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Das Unterdruckerzeugungselement(Absorptionsmaterial) 32, eingepaßt in die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34, kann man sich vorstellen als ob es eine Vielzahl von Kapillarröhrchen hat, wobei der Unterdruck durch die Meniskuskraft erzeugt ist. Normalerweise enthält der Tintenbehälter 10 unmittelbar nach dem Beginn der Nutzung eine ausrei chende Menge von Tinte in dem Absorptionsmaterial 32, als dem Unterdruckerzeugungselement, und die statischen Spitzen der gedachten Kapillarröhrchen sind deshalb ausreichend hoch. Wenn die Tinte durch die Tintenzuführöffnung 14A in Verbrauch ist, sinkt der Druck im Bodenabschnitt der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 und deshalb sinken die statischen Spitzen der gedachten Kapillarröhrchen. In mehr besonderer Weise, wie in 5(A) gezeigt, sinkt die Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche LL des Unterdruckelements 32 entsprechend dem Tintenverbrauch. Die statischen Spitzen sind nicht alle gleich, aber die statischen Spitzen der gedachten Kapillarröhrchen, die an die Tintenzuführöffnung 14A angrenzen, sinken infolge des Druckverlustes durch das Absorptionsmaterial 32.
Der erzeugte Unterdruck in dem Tintenbehälter 10 ist zu dieser Zeit durch die Kapillarkraft des Unterdruckerzeugungselements 32 bestimmt; und der Druck auf der Ebene die die Ausstoßauslässe des Tintenstrahlkopfes 22 einschließt, ist durch die Differenz zwischen der Höhe der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene LL und der Höhe der Ebene bestimmt, die die Ausstoßauslässe einschließt.
Die schraffierten Linien in dem ersten Kanal 50 und dem zweiten Kanal 60 in 5 zeigen die Tinte dort zur Veranschaulichung.
Wenn die Tinte verbraucht ist, sinkt die Gas-Flüssigkeits-Grenzebene LL auf ein Niveau ab wie in 5(B) gezeigt, so daß das obere Ende des ersten Kanals 50 des Luftzuführkanals über der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche LL ist und umgebende Luft in den ersten Kanal 50 eintritt. Zu diesem Zeitpunkt ist die im zweiten Kanal 60 als dem Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt erzeugte Kapillarkraft kleiner als die Kapil larkraft der gedachten Kapillarröhrchen des Absorptionsmaterials 32, so daß der Meniskus im zweiten Kanal 60 durch den weiteren Verbrauch von Tinte unterbrochen ist, damit ist die umgebende Luft X durch den zweiten Kanal 60 und den Fluidverbindungskanal 40 in die Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 eingeleitet, ohne daß die Gas-Flüssigkeits-Grenzebene LL absinkt, wie in 5(C) gezeigt.
Wenn die Luft X in die Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 eingeleitet ist, wird der Druck der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 größer als der Druck im Bodenabschnitt der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34, und die Tinte wird aus der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 in die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 zugeführt, um die Druckdifferenz auszugleichen. Daraufhin wird der Druck höher als der in dem zweiten Kanal 60 erzeugte Unterdruck, und die Tinte strömt in den zweiten Kanal 60, um den Meniskus zu bilden, so daß die weitere Einleitung der umgebenden Luft in die Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 aufhört.
Wenn die Tinte weiter verbraucht ist, ist der Meniskus in dem zweiten Kanal 60 wieder unterbrochen, ohne daß das Niveau der Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL absinkt, so daß umgebende Luft in die Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 eingeleitet ist. Nachdem die Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL das obere Ende des ersten Kanals 50 des Luftzuführkanals erreicht, wiederholt sich die Unterbrechung und die Neubildung des Meniskus in dem zweiten Kanal 60 während des Verbrauchs der Tinte wechselseitig, ohne daß das Niveau der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene LL absinkt, mit anderen Worten, während der Aufrechterhaltung der Fluidverbindung zwischen der umgebenden Luft und dem oberen Ende des Luftzuführkanals, ist der erzeugte Unterdruck im Tintenbehälter 10 auf einem im wesentlichen konstanten Niveau gehalten. Der Unterdruck ist durch die Kraft der umgebenden Luft bestimmt, die den Meniskus im zweiten Kanal 60 bricht und ist wie oben beschrieben, bestimmt durch die Dimension des zweiten Kanals 60 und der Eigenschaft der Tinte, die verwendet wird. (Oberflächenspannung, Kontaktwinkel und Dichte).
Durch Festlegung der in dem zweiten Kanal 60 als dem -Erzeugungsabschnitt erzeugten Kapillarkraft, zwischen dem unteren Grenzniveau und dem oberen Grenzniveau der Kapillarkräfte zu sein, das unterschiedlich sein kann, in Abhängigkeit von der Farbe und dem Material der Tinte oder der Verarbeitungsflüssigkeit, können daher Tintenbehälter 10 mit dem gleichen Aufbau für alle Tinten und Verarbeitungsflüssigkeiten verwendet werden, ohne den Aufbau zu verändern.
Der Druck auf der Ebene, welche die Ausstoßauslässe des Tintenstrahlkopfes 22 einschließt, ist bestimmt durch die Summe der Kapillarkraft, den Druckverlust des Absorptionsmaterials 32 und der relativen Höhe zwischen dem Bodenabschnitt des Tintenbehälters, welche die Tintenzuführöffnung 14 einschließt und der Ebene, welche die Ausstoßauslässe oder dergleichen einschließt.
Die Beschreibung erfolgt zu den Dimensionsspezifikationen der zweiten Kanäle 60, 61, 64; und die zweiten Kanäle 62 und 63 werden hierin nachfolgend beschrieben.
Wie hierin vorher beschrieben, ist es wünschenswert, daß im Tintenbehälter 10 erzeugter Unterdruck auf einem konstanten Niveau gehalten wird, um die Tinte ohne Auftreten von Tintenunterbrechung während des Tintenverbrauchs zuzuführen. Wenn der Tintenbehälter 10 in den geschlossenen, nach oben offenen Behälterkasten 20 montiert ist und auf einem Schlitten des nicht gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes bewegt wird, ist eine vorher festgelegte Potentialkopfdifferenz zwischen dem Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt am Bodenachschnitt des Tintenbehälters 10 und der Ebene welche die Ausstoßauslässe des Kopfes einschließt, vorgesehen. Um den Verlust von Tinte durch die Ausstoßauslässe des Kopfes in diesem Stadium zu verhindern, ist der Tintendruck in dem Ausstoßauslaß in der Ebene, welche die Ausstoßauslässe einschließt, immer kleiner als der umgebende Druck.
Die Höhe der Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL muß konstant gehalten werden, bis die Tinte aus der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 verbraucht ist. Um das zu erreichen, sollte der Meniskus auf der Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL in dem Absorptionsmaterial 32 konstant gehalten werden gegen den Druckverlust, erzeugt durch das Durchströmen von Tinte durch das Absorptionsmaterial 32, während des Tintenverbrauchs.
Es ist deshalb wünschenswert, daß die durch den Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt erzeugte Kapillarkraft die Gleichung erfüllt: H < h ≤ Hs – Hp – Δh (1)
Dabei ist h eine Kapillarkraft definiert durch Teilen der Kapillarkraft, erzeugt durch den Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt, durch die Dichte Φ der auszustoßenden Flüssigkeit, multipliziert mit der Gravitationsbeschleunigung g (die Dimension von h ist Länge), das heißt H = ΔPc/ Φg, wobei ΔPc die erzeugte Kapillarkraft ist; H ist eine Potential-Kopfdifferenz zwischen dem Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt und der Flüssigkeitsausstoßkopf-Ebene, welche die Ausstoßauslässe einschließt; Hs ist eine Kapillarkraft definiert durch Teilen der Kapillarkraft, erzeugt durch das Unterdruckerzeugungselement, durch die Dichte Φ der auszustoßenden Flüssigkeit, multipliziert mit der Gravitationskonstanten g (die Dimension von H ist Länge), das heißt, Hs = ΔPs/Φg wobei ΔPs die Kapillarkraft des Unterdruckerzeugungselements ist, Hp ist eine Potential-Kopfdifferenz zwischen der Gas-Flüssigkeits-Schnittebene im Unterdruckerzeugungselement und dem Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt; Δh ist der Kopfverlust definiert durch: Teilen des Druckverlustes zwischen dem Fluidverbindungskanal 40 und der Flüssigkeitszuführöffnung, durch das Unterdruckerzeugungselement, durch die Dichte, Φ multipliziert mit der Gravitationsbeschleunigung g (die Dimension von h ist Länge), das heißt: Δh = ΔPe/Φg. Dabei ist Pe der Druckverlust.
Allgemein gilt, wenn die in einer Kapillare erzeugte Kapillarkraft ΔPc ist, ist die Kapillarkraft h umgerechnet in die Dimension Länge ausgedrückt durch: h = L/S × Γ/Φg × cosθ (2)
Dabei ist L die Umfassungslänge cm des Kapillarhohlraums; S ist die Querschnittsfläche cm²; Γ ist die Oberflächenspannung der Tinte dyn/cm; θ ist der Kontaktwinkel; Φ ist die Dichte g/cm³; und g ist die Gravitationsbeschleunigung 980 cm/s². Die Dimension des Kapillarkraft-Erzeugungsabschnittes ist deshalb durch folgende Gleichungen erfüllt: 1/cosθ × Φg/Γ × H ≤ L/S < 1/cosθ × Φg/Γ × (Hs – Hp – Δh) (3)
Dabei ist L die Umfangslänge des Kapillarkraft-Erzeugungsabschnittes; S ist die Querschnittsfläche; Φ ist die Dichte der Tinte; g ist die Gravitationsbeschleunigung; Γ ist die Oberflächenspannung der Tinte; und θ ist der Kontaktwinkel der Tinte.
Bei der tatsächlichen Anwendung des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes sind Beschleunigungen infolge unterschiedlicher Erschütterungen oder Abtasten des Schlittens, der Temperaturänderung und der Druckänderung infolge veränderter Umgebungsbedingungen gegeben. Der Tintendruck in dem Ausstoßauslaß auf der Ebene die die Ausstoßauslässe einschließt, ist deshalb vorzugsweise kleiner als der Umgebungsdruck von annähernd –10 mm WS einschließlich eines Sicherheitsfaktors.
In Anbetracht dessen erfüllt die Kapillarkraft h umgerechnet in Länge wünschenswerter Weise die folgende Gleichung: H + hm < H ≤ Hs – Hp – Δh (4)
Daraus folgt, (3) zu: 1/cosθ × Φg/Γ × H(H + hm) < L/S ≤ 1/cosθ × Φg/Γ × (Hs – Hp – Δh)
Spezifische Werte werden gegeben sein, wenn z. B. der zweite Kanal 60 eine trapezförmige Fläche hat wie in 12, (A) gezeigt.
Beispiel 1:
Weite der Öffnung W1 = 0,25 mm; Weite des Bodenabschnitts W2 = 0,24 mm; Tiefe D = 0,38 mm. In diesem Fall ist die geneigte Oberflächenlänge d (der Neigungswinkel der geneigten Oberfläche ist 1,3°) annähernd 0,38 mm und L/S ist 135 cm^–1. Wenn die Tinte eine Oberflächenspannung von 46,5 dyn/cm hat, war der statische Unterdruck im Gas-Flüssigkeits-Austausch – 5,2 cm. Deshalb folgt, wenn hm = 1 cm, H = 2,7 cm, Hs = 10 cm, Hp = 1,2 cm und Δh = 1,5 cm, dann ist mit 96 < L/S ≤ 189 die Gleichung 4 erfüllt.
Beispiel 2:
Weite der Öffnung W1 = 0,26 mm; Weite des Bodenabschnitts W2 = 0,25 mm; Tiefe D = 0,32 mm.
In diesem Fall ist die geneigte Oberflächenlänge d (der Neigungswinkel der geneigten Oberfläche ist 1,3°) annähernd 0,32 mm und L/S ist 140 cm^–1. Wenn die Tinte eine Oberflächenspannung von 34,8 dyn/cm hat, der statische Unterdruck im Gas-Flüssigkeits-Austausch – 4,9 cm war, folgt daraus, wenn hm = 1 cm, H = 2,7 cm, Hs = 10 cm, Hp = 1,2 cm und Δh = 1,5 cm ist, dann ist mit 106 < L/5 ≤ 209 die Gleichung 4 erfüllt.
Beispiel 3:
Weite der Öffnung W1 = 0,25 mm; Weite des Bodenabschnitts W2 = 0,23 mm; Tiefe D = 0,34 mm. In diesem Fall ist die geneigte Oberflächenlänge d (der Neigungswinkel der geneigten Oberfläche ist 1,3°) annähernd 0,34 mm und L/S ist 143 cm^–1. Wenn die Tinte eine Oberflächenspannung von 41,6 dyn/cm hat, der statische Unterdruck im Gas-Flüssigkeits-Austausch – 4,3 cm, deshalb folgt mit hm = 1 cm, H = 2,7 cm, Hs = 10 cm, Hp = 1,2 cm und Δh = 1,5 cm, dann ist mit 123 < L/S ≤ 243 die Gleichung 4 erfüllt.
Um die notwendige Kapillarkraft zu erzeugen, ist die Querschnittsfläche (Weite × Tiefe) des zweiten Kanals 60 vorzugsweise annähernd 0,20–0,40 mm × 0,20–0,40 mm, und um den Betrag des Eintretens des Absorptionsmaterial 32 in die Nut hinein zu unterdrücken, ist vorzugsweise die Weite kleiner als die Tiefe.
Die Querschnittsfläche des ersten Kanals 50 ist ausreichend, wenn sie größer ist als die Querschnittsfläche des zweiten Kanals 60. Die Länge des zweiten Kanals 60 kann annähernd 2– 10 mm vom oberen Ende des Fluidverbindungskanal 40 sein.
Wenn sie zu kurz ist, ist der Druckkontakt des Absorptionsmaterials nicht stabil, und wenn sie zu lang ist, wird die Wirkung der Eintrittswegstrecke in das Absorptionsmaterial 32 zu deutlich und daher ist eine Länge von etwa 4 mm vorzuziehen.
Die Höhe des oberen Endes des ersten Kanals 50 ist wirksam, um die Höhe der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene des Absorptionsmaterial 32 zu begrenzen, wie vorher beschrieben. Deshalb ist sie so ausgewählt, daß eine Unterbrechung der Tinte nicht eintritt, und so, daß das Puffervermögen des Absorptionsmaterial 32 nicht zerstört wird. Vorzugsweise ist das annähernd 10–30 mm vom oberen Ende des Fluidverbindungskanal 40.
6 zeigt die Änderung des Druckes in der Ebene, die die Ausstoßauslässe des Tintenstrahlkopfes 22 einschließt, entsprechend dem Tintenverbrauch. Im Anfangsstadium, unmittelbar nach dem Beginn der Nutzung des Tintenbehälters 10, ist der Meniskus des Absorptionsmaterial 32 zwischen dem eingezogenen Kontaktwinkel und dem vorgezogenen Kontaktwinkel, und der durch den eingezogenen Kontaktwinkel erzeugte Unterdruck P1 ist nach dem Verbrauch einer geringen Tintenmenge erreicht.
Während die im Absorptionsmaterial 32 imprägnierte Tinte verbraucht ist, das ist, bevor die Gas-Flüssigkeits-Schnittebene LL das obere Ende der ersten Kanal 50 erreicht, ist der erzeugte Unterdruck bestimmt durch die Kapillarkraft des Absorptionsmaterials 32 und die statische Kopfdifferenz zwischen der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene LL und dem Ausstoßauslaß. Mit dem Verbrauch der Tinte nimmt der Unterdruck ab, bis die Gas-Flüssigkeits-Grenzebene LL das obere Ende des ersten Kanals 50 erreicht (die Periode von P1 nach P2, gemäß 5, (A)).
Wenn die Gas-Flüssigkeits-Grenzebene LL das obere Ende des ersten Kanals 50 erreicht, ist das Stadium, in welchem der erzeugte Unterdruck durch das Absorptionsmaterial 32 bestimmt ist, zu einem Stadium geändert, in welchem der erzeugte Unterdruck bestimmt ist durch den im zweiten Kanal 60 erzeugten Unterdruck, so daß der Druck steigt von P2 (5(B)) zu P3 (5(C)).
Somit wird während des Tintenverbrauchs in der Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 zeitgleich zur Ausführung des Gas-Flüssigkeits-Austausches der erzeugte Unterdruck konstant gehalten (P3).
Unmittelbar vor dem vollständigen Verbrauch der Tinte in der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 sind in dem Fluidverbindungskanal 40 beides, Luft und Tinte vorhanden, und die verbleibende Tinte in der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 ist durch das Absorptionsmaterial 32 absorbiert, deshalb steigt der Druck zeitweilig zu (P4).
Bei weiterer Fortsetzung des Tintenverbrauchs ist die Tinte in dem Absorptionsmaterial 32 verbraucht, bis durch die Druckabnahme die Zuführgrenze erreicht ist, das ist die Grenze der Anwendung des Tintenbehälters 10. Unter Bezugnahme auf die 8 und 9 erfolgt die Beschreibung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Nutzung von 7, welche schematisch die vorhergehende Ausführungsform zeigt. In den 7 bis 9 zeigt die Schraffur in Ansicht (A) den Schnitt durch ein Element, Ansicht (B) zeigt die Kontaktoberfläche des Absorptionsmaterials 32.
7 zeigt schematisch die vorhergehende Ausführungsform und drei erste Kanäle 50 und drei zweite Kanäle 60 die in der Trennwand 38 ausgebildet und entsprechend 1 : 1 miteinander verbunden sind.
In 8 ist die Anzahl der ersten Kanäle 52 als Luftzuführkanal und die Anzahl der zweiten Kanäle 62 als Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt im einem Verhältnis von 1 : 2. In mehr besonderer Weise sind in dieser Ausführungsform zwei erste Kanäle 52 und vier zweite Kanäle 62 in der Trennwand 38 ausgebildet.
In 9 sind die Anzahl der ersten Kanäle 53 als Luftzuführkanal zu der Anzahl der zweiten Kanäle 63 als Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt im Verhältnis annähernd 1 : 5. In diesem Fall hat einer der ersten Kanäle 53 eine große Weite in welche das Absorptionsmaterial 32 zu stark eintreten könnte, mit dem Ergebnis des Blockierens des Durchlasses, und deshalb ist es vorzuziehen in dem Kanal Rippen 55 zu formen, um das Absorptionsmaterial 32 abzustützen. Die Anzahl der zweiten Kanäle 63 kann beliebig sein, wenn sie gleich oder größer als 3 ist.
Die vorliegende Erfindung ist hauptsächlich auf einen Tintenbehälter mit großer Kapazität orientiert, aber sie ist nicht darauf beschränkt.
In den vorhergehenden Ausführungsformen ist der zweite Kanal zur Luft versperrt durch die Flüssigkeit, die im Flüssigkeitsaufnahmebehälter enthalten ist, wenn der Gas-Flüssigkeits-Austausch nicht eintritt. Der Kapillarkrafterzeugungsabschnitt kann jedoch zur Umgebung offen sein. Das ist so, weil der Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt das Gleichgewicht in dieser Ausführungsform aufrechterhalten kann.
Es erfolgt die Beschreibung des Abstandes zwischen dem Fluidverbindungskanal 40 und der Zuführöffnung. In der Absicht einer angepaßten Zuführung der Tinte zu dem Aufzeichnungskopf, ist das Gleichgewicht des Unterdrucks im Tintenbehälter einer der einflussreichen Faktoren. Während der Phase, in der die Tintenzuführoperation mit dem Gas-Flüssigkeits-Austausch in dem Tintenbehälter, der die Flüssigkeitsaufnahmekammer und die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer einschließt, ausgeführt ist, gilt für das Unterdruckgleichgewicht im Tintenbehälter die folgende Gleichung: |h| + |Δh' × l1| < |Hs| – |Hpa|
Die Zuführoperation der Tinte ist angepaßt an die Höhe der Gas-Flüssigkeits-Schnittebene im Absorptionsmaterial (Unterdruckerzeugungselement) und angepaßt aufrechtzuerhalten.
Die Flüssigkeitsaufnahmekammer hat den Aufbau, wie in 17 gezeigt, der aufweist, eine Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer, die ein Unterdruckerzeugungselement aufnimmt, einschließlich des Luftkanals für die Fluidverbindung mit der Umgebung und eine Flüssigkeitszuführöffnung für die Zuführung der Flüssigkeit zu den Aufzeichnungsgeräten.
Eine Flüssigkeitsaufnahmekammer, welche im wesentlichen hermetisch verschlossen ist, ausgenommen für einen Fluidverbindungskanal durch den die Flüssigkeits-Aufnahmekammer in Fluidverbindung mit der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer ist.
Eine Trennwand für das Trennen der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer und der Flüssigkeits-Aufnahmekammer, wobei in der Trennwand ein Kapillarkraft-Erzeugungsabschnitt vorgesehen ist.
Ein Druckkontaktelement in der Flüssigkeitszuführöffnung, vorgesehen in einer Bodenoberfläche der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer, wobei eine obere Endfläche des Druckkontaktelementes in Kontakt zum Unterdruckerzeugungselement ist.
Wobei ein Abstand l₁ zwischen dem Fluidverbindungskanal und solch einem Abschnitt des Druckkontaktelements ist, der am nächsten ist zum Fluidverbindungskanal 40, die Bedingung erfüllt l₁ < (Hs – Hpa – h)/Δh', wobei h die Kapillarkraft angrenzend an den Fluidverbindungskanal ist, definiert durch Teilung des Druckes durch die Dichte Φ der auszustoßenden Flüssigkeit multipliziert mit der Gravitationsbeschleunigung g (die Dimension von h ist Länge), das heißt, h = ΔPcA/Φg, wobei ΔPca der angrenzende Druck an den Fluidverbindungskanal ist; Hs ist eine Kapillarkraft definiert durch Teilung der Kapillarkraft, erzeugt durch das Unterdruckerzeugungselement, durch die Dichte Φ der auszustoßenden Flüssigkeit multipliziert mit der Gravitationsbeschleunigung g (die Dimension von Hs ist Länge), das heißt Hs = ΔPs/Φg, wobei ΔPs die Kapillarkraft des Unterdruckerzeugungselements ist; Hpa ist eine Potential-Kopfdifferenz zwischen der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene in der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer und der Nähe des Fluidverbindungskanals. Δh' ist der Kopfverlust pro Längeneinheit (Bodenoberfläche) des Tintenbehälters, definiert durch Teilung eines Druckverlustes, zwischen dem Fluidverbindungskanal und der Flüssigkeitszuführöffnung durch das Unterdruckerzeugungselement, durch die Dichte Φ multipliziert mit der Gravitationsbeschleunigung g, das ist, Δh' = Δp/Φg, wobei wobei Δp der Druckverlust pro Längeneinheit ist. Der Druckverlust ΔPe ist eine Integration der Länge der Strömung, mit dem Druckverlust in jedem Abschnitt, der bestimmt ist auf der Grundlage der Querschnittsfläche der Strömung der auszustoßenden Flüssigkeit die durch das Unterdruckerzeugungselement strömt, deshalb ist er proportional zur Länge der Strömung und zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit und umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche der Strömung.
Die Querschnittsfläche ist definiert durch eine Dicke des Unterdruckerzeugungselements multipliziert mit der Höhe der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene im Unterdruckerzeugungselement vom Boden der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer. Da jedoch das Unterdruckerzeugungselement nicht gleichmäßig ist, ist es schwierig, den Druckverlust zu bestimmen, wobei die Querschnittsfläche hier als eine durchschnittliche Höhe der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene im Unterdruckerzeugungselement betrachtet wird, multipliziert mit einer Durchschnittsweite des Unterdruckerzeugungselements. Was die Länge der Strömung anbetrifft, ist die maximale Länge wichtig und deshalb ist sie als Abstand zwischen dem Fluidverbindungskanal und dem Abschnitt des Druckkontaktelements betrachtet, welcher am weitesten von dem Fluidverbindungskanal entfernt ist. Wenn der Druckverlust pro Längeneinheit ΔP ist, und der Druckverlust Δpe ist: ΔPe = ΔP × l₁.
Die Durchschnittslänge der Strömung ist eine Entfernung vom Fluidverbindungskanal zum Zentralabschnitt der Grenzebene zwischen dem Druckkontaktelement und dem Unterdruckerzeugungselement, das heißt ΔPca > H, wobei H ein Abstand des Kopfes bis in die Nähe der Öffnung ist. Das ist erforderlich, um den Aufzeichnungskopf mit dem passenden Unterdruck zu versorgen. In 17 hat der Tintenbehälter eine ebene Trennwand. In diesem Beispiel ist der erzeugte Unterdruck ΔPca unter Betracht gezogen, wenn der Gas-Flüssigkeits-Austausch angrenzend an den Fluidverbindungskanal eintritt. Die Beschreibung erfolgt wie zu dem Fall, worin eine Kapil larkraft-Erzeugungsnute positiv in der Trennwand ausgeformt ist.
Der Flüssigkeitsaufnahmebehälter hat einen Aufbau, wie in 18 gezeigt, mit einer Trennwand die mit einer Kapillarkraft-Erzeugungsnute 60 versehen ist und einen Luftzuführkanal 50 angrenzend an den Fluidverbindungskanal.
Der Abstand l₁ von dem Fluidverbindungskanal zu dem Abschnitt, der am nächsten ist zum Fluidverbindungskanal, erfüllt die Bedingung: l₁ < (Hs – Hp – h)/Δh', wobei h die Kapillarkraft angrenzend an den Fluidverbindungskanal ist, definiert durch Teilung des Drucks durch die Dichte Φ der auszustoßenden Flüssigkeit, multipliziert mit der Gravitationsbeschleunigung g (die Dimension von h ist Länge), das heißt: h = ΔPc/Φg, wobei ΔPc der Druck angrenzend an den Fluidverbindungskanal ist, Hs ist eine Kapillarkraft, definiert durch Teilung der Kapillarkraft, erzeugt durch das Unterdruckerzeugungselement, durch die Dichte Φ der auszustoßenden Flüssigkeit, multipliziert mit der Gravitationskonstante g (die Dimension von Hs ist Länge), das heißt: Hs = ΔPs/Φg, wobei ΔPs die Kapillarkraft des Unterdruckerzeugungselements ist, Hp ist eine Potential-Kopfdifferenz zwischen der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene in dem Unterdruckerzeugungselement und der nächsten Nähe des Fluidverbindungskanals, Δh' ist der Kopfverlust pro Längeneinheit, definiert durch Teilung eines Druckverlustes zwischen dem Fluidverbindungskanal und der Flüssigkeitszuführöffnung durch das Unterdruckerzeugungselement, durch die Dichte Φ multipliziert mit der Gravitationsbeschleunigung g, das heißt: Δh' = ΔP/Φg, wobei ΔP der Druckverlust pro Längeneinheit ist. Der Druckverlust ΔPe ist eine Integration der Länge der Strömung, mit dem Druckverlust in jedem Abschnitt, der bestimmt ist auf der Grundlage der Querschnittsfläche der Strömung der auszustoßenden Flüssig keit, die durch das Unterdruckerzeugungselement strömt, deshalb ist er proportional zur Länge der Strömung und zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit und umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche der Strömung.
Die Querschnittsfläche ist definiert durch eine Dicke des Unterdruckerzeugungselements, multipliziert mit der Höhe der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene im Unterdruckerzeugungselement vom Boden der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer. Da jedoch das Unterdruckerzeugungselement nicht gleichmäßig ist, ist es schwierig den Druckverlust zu bestimmen, die Querschnittsfläche wird hier als eine durchschnittliche Höhe der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene im Unterdruckerzeugungselement betrachtet, multipliziert mit einer Durchschnittsweite des Unterdruckerzeugungselements. Was die Länge der Strömung anbetrifft, ist die maximale Länge wichtig und deshalb ist sie als Abstand zwischen dem Fluidverbindungskanal und dem Abschnitt des Druckkontaktelements betrachtet, welcher am weitesten von dem Fluidverbindungskanal entfernt ist. Wenn der Druckverlust pro Längeneinheit ΔP ist, ist der Druckverlust Δpe: ΔPe = ΔP × l₁.
Die Durchschnittslänge der Strömung ist eine Entfernung vom Fluidverbindungskanal zum Zentralabschnitt der Grenzebene zwischen dem Druckkontaktelement und dem Unterdruckerzeugungselement.
ΔPc > H, H ein Abstand des Kopfes bis in die Nähe der Öffnung ist. Das ist erforderlich, um den Aufzeichnungskopf mit dem passenden Unterdruck zu versorgen. Hier wird mit dem Tintenbehälter eine Schwamm verwendet, der 4-fach heißkomprimiert ist.
Die verwendete Tinte hat Γ = 30 dyn/cm, „eta" = 2 cm, Φ = 1,06 g/cm3. Die Tintenstrommenge ist 1,44 g/min. Der Unterdruck in der Öffnung des Aufzeichnungskopfes unmittelbar nach Öffnung des Behälters beträgt 25 mmWS. Die anfängliche Höhe der Grenzebene zur umgebenden Luft ist nach Öffnen 40 mm. Wenn der Gas-Flüssigkeits-Austausch eintritt, ist der Unterdruck an der Öffnung 15 mmWS. Die Höhe der Grenzfläche zur umgebenden Luft während des Gas-Flüssigkeits-Austausches ist Hs = 12 mm. In diesem Fall ist:
ΔPs = 90 mmWS, ΔPc = 40 mmWS, ΔP = 0.5 mmWS/mm, l₁ < (90 – 12 – 40)/0,5 = 76 mm.
Wenn in den Experimenten l₁ = 75 mm war, wurde unter normalen Bedingungen eine stabile Arbeitsweise bestätigt.
Da jedoch die Tinte den Anwender durch verschiedene Verteilerkanäle erreicht, sollte ein Sicherheitsfaktor hinzugefügt werden, in Anbetracht von äußeren Erschütterungen oder dergleichen. Dazu gibt es eine Anfälligkeit, daß der Tintenbehälter infolge von Betreiberstörungen tropft. In Anbetracht eines Sicherheitsfaktors ist die obere Grenze von l₁ vorzugsweise annähernd 60 mm; annähernd 50 mm ist noch sicherer.
Auf der anderen Seite ist es wünschenswert, was einen niedrigeren Grenzwert l₁ betrifft, die Bewegung des Unterdruckerzeugungselements infolge des Druckes des Druckkontaktelements in Betracht zu ziehen.
Im Fall eines Behälters bei dem z. B. eine Zuführöffnung mit einem Druckkontaktelement an der Position annähernd 5 mm entfernt vom Fluidverbindungskanal versehen ist, bewegt sich das an den Fluidverbindungskanal angrenzende Unterdruckerzeugungselement bis auf etwa 1 mm Abstand vom Fluidverbindungskanal, durch drücken des Druckkontaktelements bis auf etwa 3 mm. Das in den Behälter eingepaßte Unterdruckerzeugungselement ist in Richtung des Verbindungsabschnitts um etwa 2,5 mm in den Verbindungsabschnitt hinein gedrückt. Deshalb kann die Tintenzuführoperation zufriedenstellend ausgeführt werden, auch wenn das Unterdruckerzeugungselement sich wie vorgenannt bewegt.
Ein Sicherheitsfaktor von etwa 10 mm wird jedoch in Anbetracht des Schwankungsfaktors nach der Einfügung des Unterdruckerzeugungselements, der Abweichung infolge äußerer Faktoren oder dergleichen bevorzugt.
Vom vorgenannten, als einem spezifischen Beispiel für die Position des Druckkontaktelements ausgehend, ist es wünschenswert, daß 11 nicht weniger als 5 mm und nicht mehr als 60 mm und noch sicherer, l₁ nicht weniger als 10 mm und nicht mehr als 50 mm ist.
Unter Bezugnahme auf 19 erfolgt die Beschreibung spezifischer Beispiele.
Der Flüssigkeitsbehälter 10 für die auszustoßende Flüssigkeit weist eine Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 auf, die an dem oberen Abschnitt mit dem Luftkanal 12 und an einem unteren Abschnitt mit der Flüssigkeitszuführöffnung 14A in Fluidverbindung ist und das offenporige Elastelement 32 als das Unterdruckerzeugungselement aufnimmt, eine im wesentlichen hermetisch dicht verschlossene Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 für die direkte Aufnahme der flüssigen Tinte und dazwischen eine Trennwand 38. Die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 und die Flüssigkeitsaufnahmekammer 36 sind nur durch den Fluidverbindungskanal 40 in Fluidverbindung, der in der Trennwand 38 am Bodenabschnitt des Flüssigkeitsbehälters 10 ausgeformt ist.
Die obere Wand 10U des Flüssigkeitsbehälters 10, die die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 abgrenzt, ist mit einer Vielzahl von innenseitig projektierten darin integrierten Rippen 42 versehen, die in Kontakt sind zu dem offenporigen Elastelement 32, unter Druck eingepaßt in die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34. Dadurch ist eine Luftpufferkammer 44 zwischen der Wand 10U und der oberen Oberfläche des offenporigen Elastelements 32 ausgebildet. Das offenporige Elastelement 32 ist z. B. aus heiß gepreßtem Polyurethanschaummaterial und ist unter Druck in die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 eingepaßt, um die vorher festgelegte Kapillarkraft zu erzeugen, wie nachfolgend beschrieben.
In dem Tintenzuführzylinder 14, der die Flüssigkeitszuführöffnung 14A definiert, ist ein scheibenförmiges oder säulenförmiges Druckkontaktelement 46 angeordnet. Das Druckkontaktelement 46 an sich ist zum Beispiel aus Polypropylen oder Filz und ist durch äußere Kraft nicht bleibend verformbar. Wenn der Behälter nicht in den Behälterkasten 20 montiert ist, wie in 3 gezeigt, ist das Druckkontaktelement 46 im Druckzustand gehalten, wodurch es geringfügig so in das offenporigen Elastelement 32 gedrückt ist, wobei das offenporige Elastelement 32 örtlich komprimiert wird. Der Grad des Preßkontaktes des offenporigen Elastelements 32 durch die Oberfläche des oberen Endes des Druckkontaktelements 46 ist vorzugsweise nicht kleiner 0 mm von der innenseitigen Oberfläche der Bodenwand 10B des Behälters 10 und nicht größer als 5 mm. Um das zu erreichen, ist am Ende des Tintenzuführzylinders 14 ein Flansch ausgeformt, der in Berührung zu dem Druckkontaktelement 46 steht. Das Druckkontaktelement 46 empfängt eine Rückstoßkraft von annähernd 300 gf durch das offenporige Elastelement 32, so daß es sich verformt. Um daraufhin ein Loslösen von der vorher festge legten Position im Tintenzuführzylinder 14 zu verhindern, ist das Seitenverhältnis der Dicke (Höhe) wie in dem Schnitt in 3 gezeigt, vorzugsweise nicht kleiner als 0,5.
In der Ausführungsform gemäß 19 ist das Innenmaß L0-1 des Behälters 10 in Längsrichtung annähernd 70 mm, das Innenmaß h0-1 in Höhenrichtung annähernd 50 mm, das Innenmaß L0-2 der ersten Aufnahmekammer 34 in Längsrichtung annähernd 43–47 mm und der Abstand L1 von der offenporigen Elastelement 32-Seite der Trennwand 38 zu der Trennwand 38-Seite der Oberfläche des Druckkontaktelementes 46, annähernd 22–26 mm. Die grundsätzliche Dicke des Behälters 10 ist allgemein annähernd 2 mm. Um die Flüssigkeitszuführöffnung 14A herum ist ein ringförmiger Stufenabschnitt 14C innenseitig ausgebildet von der inneren Bodenoberfläche der Bodenwand 10B des Behälters 10, und die Höhe h2–h3 davon ist 0,3–0,4 mm und die Breite L3 ist 1,5–3 mm.
Die Eintrittswegstrecke des Druckkontaktelements 46, wenn der Behälter 10 in den geschlossenen, nach oben offenen Behälterkasten 20 montiert ist, ist die Differenz zwischen, dem Stadium, wenn der Tintendurchlaßzylinder 26 des Tintenfarbstrahlkopfes 22 in den Tintenzuführzylinder 14 (20) eintritt, und wenn er demontiert ist und nicht darin eintritt (19), (die Differenz zwischen h1-1 in 19 und h2-2 in 20) ist vorzugsweise annähernd 1 mm. Damit ist eine angemessene Strömung der Tinte gesichert ist und damit der Verlust von Tinte kann verhindert werden, auch wenn der Flüssigkeitsbehälter 10 demontiert ist.
In mehr besonderer Weise strömt bei dieser Ausführungsform des Flüssigkeitsbehälters 10 infolge von Temperaturänderung oder Druckänderung während der Nutzung die Tinte in das offenporige Elastelement 32 ein oder aus. Um die Tintenrück haltekraft (Unterdruck) ganz sicher an der Flüssigkeitszuführöffnung aufrechtzuerhalten, ist die Meniskuskraft des offenporigen Elastelements 32 angrenzend an die Flüssigkeitszuführöffnung aufrechtzuerhalten, auch wenn der Tintendurchlaßzylinder 26 von dem Tintenzuführzylinder 14 demontiert ist. Um das zu erreichen, ist das eingesetzte Druckkontaktelement 46 ein stark absorbierendes Element.
21 zeigt eine Ausführungsform, in der die Position der Flüssigkeitszuführöffnung 14A dem Behälterkasten 20 entsprechend verändert ist und an die Trennwand 38 angrenzt. Der Grund dafür wird nachfolgend beschrieben. Da das Druckkontaktelement 46 in das offenporigen Elastelement 32 gedrückt ist, verformt sich der örtlich Abschnitt des offenporigen Elastelements 32 der in Druckkontakt zum Druckkontaktelement 46 ist.
Wenn die Flüssigkeitszuführöffnung 14A zu dicht an dem Fluidverbindungskanal 40 ist, welcher eine Gas-Flüssigkeits-Austauschöffnung ist, wächst der Einfluß der Spannung infolge der Verformung des offenporigen Elastelements 32 an der Gas-Flüssigkeits-Austauschöffnung, und deshalb wächst der Einfluß der Herstellungsabweichungen des Flüssigkeitsbehälters 10. Im schlechtesten Fall kann der angemessene Unterdruck nicht erzeugt werden mit dem möglichen Ergebnis, daß Tinte aus der Flüssigkeitszuführöffnung 14A tropft. Umgekehrt, wenn die Flüssigkeitszuführöffnung 14A zu weit entfernt ist vom Fluidverbindungskanal 40, der eine Gas-Flüssigkeits-Austausch-Öffnung darstellt, ist der Strömungswiderstand vom Fluidverbindungskanal 40 zur Flüssigkeitszuführöffnung 14A während des Gas-Flüssigkeits-Austausch-Vorgangs, der hierin nachfolgend beschrieben wird, zu groß, mit dem möglichen Ergebnis der Unterbrechung der Tinte (Stillstand), wenn die Verbrauchsgeschwindigkeit der Tinte hoch ist.
Der Abstand von dem Fluidverbindungskanal 40 zu der Flüssigkeitszuführöffnung 14A ist deshalb vorzugsweise innerhalb eines Bereiches. Im Beispiel der 19 ist der Abstand 22 –26 mm oder allgemeiner, nicht mehr als annähernd 30 mm und in dem Beispiel der 21 ist der Abstand L1-3 annähernd 5 mm.
Nachfolgend erfolgt die Beschreibung des Aufbaus zur Steuerung des Unterdrucks erzeugt durch das offenporige Elastelement 32, als dem Unterdruckerzeugungselement.
19 zeigt diese Ausführungsform, in der die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer-34-Seite des unteren Abschnitts der Trennwand 38 mit zwei parallelen Luftzuführnuten 50 versehen ist als erste Kanäle, deren obere Enden offen sind und in Kontakt zum offenporige Elastelement 32 als dem Unterdruckerzeugungselement und zwei parallele Kapillarkraft-Erzeugungsnuten 60 als zweite Kanäle in Fluidverbindung mit den Luftzuführnuten 50 und deren Bodenenden in Fluidverbindung mit dem Fluidverbindungskanal 40 sind. (In der Figur ist jeweils nur eine davon im Schnitt gezeigt). Das Bodenende der Kapillarkraft-Erzeugungsnute 60, wie in der Figur gezeigt, kann bis an die Nut 65 fortgesetzt sein, die in Längsrichtung entlang der oberen Seite des Fluidverbindungskanals 40 verläuft.
Dadurch kann der Durchlaß gewährleistet werden, auch wenn das offenporige Elastelement 32 am unteren Ende in die Nut der Kapillarkraft-Erzeugungsnut 60 eindringt. Es ist vorzuziehen, daß die Luftzuführnut 50 eine größere Weite hat als die der Kapillarkraft-Erzeugungsnut 60, da dann die Luftzu führung gewährleistet ist und der Widerstand auf den Beginn des Gas-Flüssigkeits-Austausches reduziert ist. Jede der Kapillarkraft-Erzeugungsnuten 60 kann, wie nachfolgend beschrieben, als ein Kapillarröhrchen betrachtet werden, für die Erzeugung der Kapillarkraft, gebildet durch die Nutoberfläche in der Trennwand 38 und einer Oberfläche auf der offenporigen Elastelement-32-Seite.
Die Querschnittsgestaltung der Kapillarkraft-Erzeugungsnute kann aus einer Vielzahl von Formen ausgewählt werden, solche wie trapezförmiger Schnitt, rechteckiger Schnitt, halbkreisförmiger Schnitt oder dergleichen.
In der vorhergehenden Ausführungsform werden die ersten und zweiten Kanäle durch Nuten gebildet, bzw. können sie Kanäle sein, durch sich selbst im Querschnitt geschlossen sind. In mehr besonderer Weise kann der untere Abschnitt der Trennwand 38 mit einem Luftzuführkanal als erstem Kanal versehen sein, der ein offenes oberes Ende berührend zu dem offenporigen Elastelement 32 aufweist und einen Kapillarkrafterzeugungsnute als zweiten Kanal, der mit dem Luftzuführkanal und an einem Bodenende mit dem Fluidverbindungskanal in Fluidverbindung ist. Auf diese Weise ist der Kapillarkrafterzeugungskanal gebildet, ohne die Notwendigkeit, die offene Seite der Nut durch das offenporige Elastelement 32 zu verschließen, so daß die Kapillarkrafterzeugung ohne den Einfluß des offenporigen Elastelements 32 bestimmt werden kann.
Nachfolgend erfolgt die Beschreibung der Arbeitsweise des Flüssigkeitsbehälters dieser Ausführungsform.
Wie in 20 gezeigt, ist der Tintendurchlaßzylinder 26 in den Tintenzuführzylinder 14 gedrückt, und damit ist das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät in Betrieb. Daraufhin wird Tinte vom Tintenstrahlkopf 22 ausgestoßen mit dem Ergebnis der Erzeugung von Tintensaugkraft in dem Flüssigkeitsbehälter 10.
Wenn das offenporige Elastelement 32, welches das Unterdruckerzeugungselement in der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer 34 ist, eine ausreichende Menge Tinte enthält, wird die Tinte vom Unterdruckerzeugungselement aufgenommen, so daß die obere Oberfläche (Gas-Flüssigkeits-Grenzebene) absinkt. Der erzeugte Unterdruck ist zu dieser Zeit bestimmt durch den statischen Kopf und der Kapillarkraft auf der Gas-Flüssigkeits-Grenzebene in dem Unterdruckerzeugungselement.
Mit dem weiteren Verbrauch von Tinte erreicht die Gas-Flüssigkeits-Grenzebene den oberen Endabschnitt der Luftzuführnute 50. Zu der Zeit, wenn die Drücke am Bodenabschnitt der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 die die Tinte direkt aufnimmt und des Unterdruckerzeugungselements 32, niedriger werden als die in der Kapillarkraft-Erzeugungsnute 60 erzeugte Kapillarkraft, wird die Luft durch die Luftzuführnute 50 und die Kapillarkraft-Erzeugungsnute 60 in die Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 zugeführt. Im Ergebnis dessen steigt der Druck in der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 an, entsprechend der Menge der eingeleiteten Luft, und die Tinte wird von der Flüssigkeits-Aufnahmekammer in das Unterdruckerzeugungselement 32 durch den Fluidverbindungskanal 40 zugeführt, um so die Differenz zwischen dem gestiegenen Druck und dem Druck des Unterdruckerzeugungselements 32 auszugleichen. So wird der Gas-Flüssigkeits-Austausch ausgeführt.
Zu dieser Zeit steigt der Druck an dem Bodenabschnitt des Behälters entsprechend dem Betrag der Tintenzuführung an und die Zuführung von Luft in den Flüssigkeitskanal 36 kommt zum Stillstand.
Während des Tintenverbrauchs erfolgt der Gas-Flüssigkeits-Austausch kontinuierlich, so daß Tinte aus der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 in das Unterdruckerzeugungselement 32 zugeführt wird. Während des Tintenverbrauchs aus der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 wird deshalb der erzeugte Unterdruck durch die in der Kapillarkrafterzeugungsnute 60 erzeugte Kapillarkraft bestimmt. Bei passender Auswahl der Dimensionen der Kapillarkraft-Erzeugungsnute 60 kann somit der erzeugte Unterdruck während des Gas-Flüssigkeits-Austausches bestimmt werden.
Wenn die Tinte durch den Fluidverbindungskanal 40 von der Flüssigkeits-Aufnahmekammer 36 in das offenporige Elastelement 32 hinein während der Ausführung des Gas-Flüssigkeits-Austausches zugeführt ist, strömt die Tinte in einem unteren Abschnitt des offenporigen Elastelements 32, das ist in dem Bereich von 10–20 mm von der Innenseite der Bodenwand 10B des Behälters 10. Deshalb kann, wenn eine große Lücke da ist, oder das Kompressionsverhältnis des offenporigen Elastelements 32 zu hoch ist, wie bei einem konventionellen Behälter, die Strömung der Tinte verhindert werden. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Oberfläche des unteren Endes des Druckkontaktelements 46 mehr außerhalb, entsprechend dem Abstand h2-1, als innenseitig von der Bodenwand 10B, deshalb tritt das Druckkontaktelement 46 nicht in den Abstand entsprechend h2-2 ein, wobei der innere Projektionsabstand von der inneren Boden h1-2 ist, auch wenn der Tintendurchlaßzylinder 26 um einen vorher festgelegten Betrag (1 mm) (Montagestadium) in den Tintenzuführzylinder 14 gedrückt wird, wie in 20 gezeigt. Die Lücke infolge der Trenndistanz L2-2 vom innenseitigen Boden des Behälters des offenporigen Elastelements 32 ist klein. Der Trennabstand L2-2 ist höchstens 2–3 mm.
Als Ergebnis ergibt sich, wenn der Gas-Flüssigkeits-Austausch eintritt, strömt Tinte im Bereich von 10–20 mm von der innenseitigen Oberfläche des Bodenwand 10B des Behälters 10 in das offenporige Elastelement 32, und deshalb ist die Tintenströmung in dem Flüssigkeitskanal dieser Ausführungsform, bei der die an das Druckkontaktelement 46 angrenzende Lücke klein ist, fast nicht behindert.
Außerdem ist die Zunahme des Kompressionsverhältnisses des offenporigen Elastelements 32 im Kontaktabschnitt angrenzend an das Druckkontaktelement 46 (obere Oberfläche) angepaßt gesteuert, und deshalb ist der Tintenstrom durch den Anstieg des Strömungswiderstandes infolge der Zunahme des Kompressionsverhältnisses des offenporigen Elastelements 32 nicht behindert.
Weiterhin ist im Umkreis der Flüssigkeitszuführöffnung 14A ein Stufenabschnitt 14C vorgesehen, innenseitig vorstehend von der inneren Oberfläche der Bodenwand 10B des Behälters 10, und deshalb ist das offenporige Elastelement 32 innenseitig in 2 Stufen komprimiert. Die Schritthöhe ist relativ klein (0,3–0,7 mm), so daß die Form des offenporigen Elastelements 32 diesem Schritt folgt und keine Lücke ausgebildet ist. Die Eintrittstiefe des Druckkontaktelement-46-Eintrittsmaßes, welche die Trennung des offenporigen Elastelements 32 von der Innenseite der Bodenwand 10B bewirkt, ist (h1-2)- (Stufenabschnitt-14C-Höhe), so daß ein Ausdehnen der Lücke über Stufenabschnitt 14C hinaus unterdrückt wird.

Claims

Behälter (10) zum Vorhalten von Flüssigkeit, die aus einem Flüssigkeitsausstoßkopf mit einer Ausstoßauslässe einschließenden Flüssigkeitsausstoßebene ausgestoßen wird, der aufweist: – eine Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer (34) zum Aufnehmen eines Unterdruckerzeugungselements (32), wobei die Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer (34) mit einem Luftkanal (12) zur Fluidverbindung mit Luft und einem Flüssigkeitszuführabschnitt (14) zum Zuführen von Flüssigkeit zu dem Flüssigkeitsausstoßkopf versehen ist, – eine Flüssigkeitsaufnahmekammer (36), die mit Ausnahme eines Fluidverbindungskanals (40) abgedichtet ist, durch welchen die Flüssigkeitsaufnahmekammer (36) mit der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer (34) in Fluidverbindung ist, – eine Trennwand (38) zum Abtrennen der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer (34) und der Flüssigkeitsaufnahmekammer (36), wobei die Trennwand (38) mit einem Lufteinleitkanal zum Einleiten von Luft aus der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer (34) in die Flüssigkeitsaufnahmekammer (36) versehen ist, wobei der Lufteinleitkanal einen ersten Kanal (50) und einen zweiten Kanal (60) aufweist, wobei der zweite Kanal (60) eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner als die des ersten Kanals (50) ist, und wobei der zweite Kanal (60) eine Kapillarkraft erzeugt, welche kleiner als eine durch das Unterdruckerzeugungselement (32) erzeugte Kapillarkraft ist.
Behälter (10) gemäß Anspruch 1, wobei in Verwendung mindestens ein oberes Ende des ersten Kanals (50) zu dem Unterdruckerzeugungselement (32) offen und mit diesem in Kontakt ist und ein unteres Ende des zweiten Kanals (60) mit dem Fluidverbindungskanal (40) in Fluidverbindung ist.
Behälter (10) gemäß Anspruch 1, wobei eine Vielzahl der zweiten Kanäle (62; 63) erzeugt ist.
Behälter (10) gemäß Anspruch 3, wobei der Lufteinleitkanal eine Vielzahl von ersten Kanälen (50; 56; 54) und eine Vielzahl von zweiten Kanälen (60; 62; 63; 64) aufweist.
Behälter (10) gemäß Anspruch 4, wobei die Anzahl der zweiten Kanäle (62; 63) größer als die Anzahl der ersten Kanäle (52; 53) ist.
Behälter (10) gemäß Anspruch 5, wobei die Anzahl der ersten Kanäle (50; 54) gleich der Anzahl der zweiten Kanäle (60; 64) ist.
Behälter (10) gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, wobei der erste Kanal (50) und der zweite Kanal (61) in der Form der ersten und der zweiten Nut sind, deren offene Teile durch das Unterdruckerzeugungselement (32) verschlossen sind.
Behälter (10) gemäß Anspruch 7, wobei die zweite Nut mit einer weiteren Nut (65), die sich in einer Längsrichtung des Fluidverbindungskanals (40) erstreckt, in Fluidverbindung ist.
Behälter (10) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kanal und der zweite Kanal jeweils in der Form einer Lufteinleitnut (50) und einer Kapillarkraft-Erzeugungsnut (60) sind, deren offene Teile durch das Unterdruckerzeugungselement (32) geschlossen sind.
Behälter (10) gemäß Anspruch 9, wobei die Kapillarkraft-Erzeugungsnut (60) rechteckförmig ist und eine Querschnittsfläche von 0,20–0,40 mm × 0,20–0,40 mm aufweist.
Behälter (10) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Kapillarkraft-Erzeugungsnut (60) eine Länge von 2–10 mm aufweist.
Behälter (10) gemäß den Ansprüchen 9 bis 11, wobei die Kapillarkraft-Erzeugungsnut (60) einen trapezförmigen Querschnitt aufweist.
Behälter (10) gemäß den Ansprüchen 9 bis 11, wobei die Kapillarkraft-Erzeugungsnut (60) einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
Behälter (10) gemäß den Ansprüchen 9 bis 11, wobei die Kapillarkraft-Erzeugungsnut (60) mindestens in einem Teil dieser einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flüssigkeitszuführabschnitt (14) mit einem Druckkontaktelement (46) versehen ist, das mit dem Unterdruckerzeugungselement (32) in Kontakt ist.
Behälter (10) gemäß Anspruch 15, wobei das Druckkontaktelement (46) aus Filz oder Polypropylen ist.
Behälter (10) gemäß Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei das Druckkontaktelement (46) in das Unterdruckerzeugungselement (32) gedrückt wird und eine Eintrittswegstrecke dieses Druckkontaktelements 0,5–2 mm beträgt, wenn der Flüssigkeitsbehälter (10) nicht mit dem Flüssigkeitsausstoßkopf verbunden ist, und 1,0–3,0 mm beträgt, wenn dieser mit dem Flüssigkeitsausstoßkopf verbunden ist.
Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterdruckerzeugungselement (32) in der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer (32) eine Höhe aufweist, welche nicht kleiner als 40 mm ist.
Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Luftpufferkammer (44) zwischen dem Unterdruckerzeugungselement (32) in der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer (34) und dem Luftkanal erzeugt ist, um mit dem Luftkanal (12) in Fluidverbindung zu sein, und wobei ein Volumenverhältnis der Luftpufferkammer (44) und der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer (34) 1/5 bis 1/8 beträgt.
Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Volumenverhältnis der Unterdruckerzeugungselement-Aufnahmekammer (34) und der Flüssigkeitsaufnahmekammer (36) 1 : 1 bis 5 : 3 beträgt.
Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Unterdruckerzeugungselement (32) flüssigkeitsabsorbierendes Schaumpolyurethan-Harzmaterial ist.
Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fluidverbindungskanal (40) eine Breite aufweist, welche kleiner als eine Breite eines Abschnitts der Trennwand (38) ist, der an dem Boden des verwendeten Behälters (10) ist.
Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Verwendung ein oberes Niveau des ersten Kanals (50) um 10–30 mm höher als das obere Ende des Fluidverbindungskanals ist.
Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand zwischen dem Fluidverbindungskanal (40) und der Ausstoßflüssigkeit-Zuführöffnung 10–50 mm beträgt.
Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter (10) die dem Flüssigkeitsausstoßkopf zuzuführende Flüssigkeit enthält.
Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Flüssigkeitszuführabschnitt (14) an einem Abschnitt des Behälters (10) angeordnet ist, welcher bei Verwendung an dem Boden ist.
Kassette, die einen Behälter (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Flüssigkeitsausstoßkopf mit einer Ausstoßauslässe einschließenden Flüssigkeitsausstoßebene aufweist, wobei der Behälter (10) mit dem Flüssigkeitsausstoßkopf einstückig ausgebildet ist.