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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung,
welche einen Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen von Tintentröpfchen durch
Düsenöffnungen
in Antwort auf Drucksignale und eine Tintenpatrone zum Zuführen von
Tinte zu dem Aufzeichnungskopf umfasst.
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Für den Vorgang,
bei welchem Druck auf Tinte in einer Druckerzeugungskammer unter
Benutzung von Druckerzeugungsmitteln, wie zum Beispiel einem piezoelektrischen
Vibrator, ausgeübt
und als Tintentröpfchen
durch Düsenöffnungen
von mehreren 10 μm
ausgestoßen
wird, weist eine herkömmliche
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung einen Filter auf, welcher in
einen Strömungspfad
eingefügt
ist, welcher eine Tintenpatrone mit einem Auszeichnungskopf verbindet,
um zu vermeiden, dass Staub und große Luftblasen in die Druckerzeugungskammer
eindringen, so dass das Verstopfen der Düsenöffnungen aufgrund von Staub
in der Tinte und das Strömen
von Luftblasen in die Druckerzeugungskammer nicht auftritt.
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In 12(a) wird ein beispielhafter Aufzeichnungskopf
dargestellt, worin ein Filterglied in einen Teil eines Strömungspfades
eingefügt
ist. Eine Filterkammer E wird durch Abtrennen eines gemeinsam genutzten
Bereiches einer Tintenzufuhrnadel B, welche als ein Teil eines Verbindungspfades
mit einer Tintenpatrone A dient, und eines Tinten flusspfades D gebildet,
welcher mit einem Aufzeichnungskopf C in Verbindung steht. Ein Filterglied
F, welches entweder aus einem Vlies-Material oder einem Maschen-Material
hergestellt ist, ist bei der Filterkammer E angeordnet, sodass Luftblasen,
welche in der Tintenpatrone erzeugt oder dort größer werden, oder Staub, eingefangen
werden und nicht in den Aufzeichnungskopf C eindringen können.
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Die
winzigen Öffnungen
in dem Filterglied sind kleiner als der Durchmesser der Düsenöffnung ausgebildet,
um zu ermöglichen,
die Luftblasen einzufangen, wobei die Strömungsrate für Tinte durch die Erhöhung der
Querschnittsfläche
der Filterkammer E reduziert ist, um so ein Anwachsen eines Strömungspfadwiderstandes
aufgrund der Einfügung
des Filtermaterials zu vermeiden. Daher werden Luftblasen, welche
im Vergleich zu der Größe der Maschenweite
in der Größe anwachsen,
durch einen Meniskus gestoppt, welcher auf dem Filterglied F gebildet ist,
selbst während
eines Tintennachfüllvorgangs oder
eines Wiederherstellungsvorgangs, wobei zu diesem Zeitpunkt die
Tintenströmungsrate
am Filterglied F vergleichsweise hoch ist. Als ein Ergebnis können nicht
nur Luftblasen nicht vollständig
von dem Filter F ausgestoßen
werden, sondern die Luftblasen sammeln sich auch auf der Oberfläche des Filters
F an und unterbrechen die Tintenströmung, wobei die Druckleistung
drastisch verschlechtert ist.
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Die
Druckschrift US-A-4719479 offenbart eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung,
welche ein eine Tinten-hydrophile Eigenschaft aufweisendes Filterglied
umfasst.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes
der Technik zu umgehen. Diese Aufgabe wird durch die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
gemäß des unabhängigen Anspruchs
1 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung sind aus
den abhängigen
Ansprüchen,
der Beschreibung, Beispielen und Figuren ersichtlich.
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Unter
einem Aspekt versucht die vorliegende Erfindung eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen,
welche das Ansammeln von Luftblasen an einem Filterglied eliminieren
kann, und welche ein adäquates
Volumen an Tinte zu einem Aufzeichnungskopf zum Drucken zuführen kann.
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Gemäß eines
Aspektes der vorliegenden Erfindung umfasst eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung:
einen
Aufzeichnungskopf zur Aufnahme von entlang eines ersten Tintenzufuhrpfades
geführter
Tinte und zum Ausstoßen
von Tintentröpfchen;
einen
zweiten Tintenzufuhrpfad, entlang welchem Tinte von einer Tintenpatrone
zu dem ersten Tintenzufuhrpfad zugeführt wird;
ein Filterglied,
welches in einem gemeinsam genutzten Bereich zwischen dem ersten
Tintenzufuhrpfad und dem zweiten Tintenzufuhrpfad angeordnet ist,
wobei
eine Tinten-lyophile Eigenschaft für das Filterglied bereitgestellt
wird, sodass Luftblasen, welche in Kontakt mit dem Filtermaterial
sind, einen im wesentlichen rechtwinkligen Kontaktwinkel bilden.
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Da
Luftblasen auf der Oberfläche
eines Filtergliedes Kontaktwinkel bilden, welche im wesentlichen
rechtwinklig sind, sind Meniskusse, welche an dem Filterglied erzeugt
werden, schwach, sodass Luftblasen leicht durch das Filter glied
hindurchtreten können
und weiter nach stromabwärts
fortschreiten.
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Das
oben Erwähnte
und andere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden durch
die folgenden Zeichnungen illustriert, in denen
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1 eine
Querschnittsansicht eines Filtergliedes einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
vergrößerte Querschnittsansicht des
Filtergliedes gemäß der Ausführungsform
der 1 ist;
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3 ein
Diagramm ist, welches die Bewegung von Luftblasen darstellt, welche
an dem Filterglied eingefangen worden sind;
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4 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
weiteren Beispiel-Filtergliedes der vorliegenden Erfindung ist;
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5(I) bis (III)
Diagramme sind, welche die Vorgänge
zum Herstellen des Filtergliedes darstellen;
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6 ein
Diagramm ist, welches die Bewegung von Luftblasen darstellt, welche
an dem Filterglied eingefangen worden sind;
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7 ein
Diagramm ist, welches ein zusätzliches
Beispiel-Filterglied der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8(I) bis (III)
Diagramme sind, welche die Bewegung von Luftblasen darstellen, welche
an dem Filterglied eingefangen worden sind;
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9 eine
Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist;
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10(a) und (b) Diagramme
sind, welche die Bewegung von an dem Filterglied eingefangenen Luftblasen
darstellen;
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11 eine
Querschnittsansicht einer zusätzlichen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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12(a) ein Diagramm ist, welches ein System zum
Zuführen
von Tinte zu einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf darstellt, und 12(b) ein Diagramm ist, welches die Bewegung einer
an einem herkömmlichen
Filterglied eingefangenen Luftblase darstellt.
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In 1 wird
die Struktur in der Nähe
eines Filters gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine Tintenzufuhrnadel 3 ist
in eine Basis 4 stromaufwärts von einem ersten Tintenzufuhrpfad 1 eingebettet,
welcher in Verbindung mit einem Aufzeichnungskopf C (12(a)) steht. Die Tintenzufuhrnadel 3 steht
in Verbindung mit einer Tintenpatrone A und bildet einen zweiten Tintenzufuhrpfad 2.
Ein Hohlabschnitt, welcher in einem von den Tintenzufuhrpfaden 1 und 2 gemeinsam genutzten
Bereich gebildet ist, bildet Filterkammern 5a und 5b,
wobei ein Filterglied 6 senkrecht zu der Richtung angeordnet
ist, in welcher Tinte strömt.
Der Tinten-lyophile Vorgang wird für die innere Fläche der Stromaufwärts-Filterkammer 5b durchgeführt.
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Für das Filterglied 6 ist
eine Basis 6a aus Stoff, welcher aus Köper-gebundenem Metall oder synthetischen
Kunstharzfasern oder Vliesstoff hergestellt ist, welches durch Annealen
von Metallfasern hergestellt ist, und aus einer Metallfolienplatte
gebildet, in welcher winzige Durchgangslöcher durch Ätzen erzeugt sind, oder aus
einer Metallfolienplatte, in welcher kleine Löcher durch Elektroformen gebildet sind.
Zusätzlich
wird die exponierte Seite, in welcher sich kleine Löcher 6b befinden,
mit einem Elektronenstrahl beschossen, um Tinten-lyophile Schichten 6c zu
bilden, mit welchen Luftblasen in der Tinte Kontaktwinkel θ von 70° bis 90° bilden werden.
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In
dieser Ausführungsform,
wenn die Tintenzufuhrnadel 3 in die Tintenpatrone eingeführt wird, und
der Aufzeichnungskopf durch ein Abdeckglied abgedichtet ist, um
so die Tintenzufuhrpfade 2 und 1 einem negativen
Druck auszusetzen, strömt
Tinte in der Tintenpatrone zu dem Aufzeichnungskopf. In diesem Vorgang
ist, da, wie in 3 dargestellt ist, Luftblasen
B, welche stromaufwärts
vom Filterglied 6 angeordnet sind, in Kontakt mit dem Filterglied 6 sind und
Winkel θ von
70° bis
90° bilden,
die Rückhaltekraft
der Meniskusse M, welche in den kleinen Löchern 6b gebildet
sind, wenn die Luftblasen B anhaften, schwach, wobei die Luftblasen
B daher durch die kleinen individuellen Löcher 6b in dem Filterglied 5 hindurchtreten
können.
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Wenn
Tinte mit einer Viskosität
von (3*10)–3 Pa·s bei
0,3 Gramm/s durch ein Filterglied mit einem Maschendurchmesser von
20 μm und
einer Fläche von
50 mm2 hindurchtritt, wird eine Druckdifferenz von
200 bis 300 Pa erzeugt. Der Druck, welcher für Luftblasen erforderlich ist,
welche durch ein Filterglied mit einem Maschendurchmesser von 20 μm durchtreten
sollen, wird als etwa 600 N*cosθ dargestellt,
wenn der bei Kontakt der Luftblasen an dem Filterglied erzeugte
Winkel als θ bezeichnet
wird.
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Daher
wird, wenn die Oberfläche
des Filtergliedes derart bearbeitet ist, dass der Winkel θ, welcher
bei Kontakt der Luftblasen an dem Filterglied gebildet wird, 70° bis 90° beträgt, der
Druck, welcher erforderlich ist, um eine Luftblase durch das Filterglied hindurchtreten
zu lassen, auf einen Wert zwischen 600 N * 0,342 und 0 reduziert.
Als ein Ergebnis können
Luftblasen nach außen über den
Aufzeichnungskopf ausgestossen werden.
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Für einen
Filter, für
welchen der obige Vorgang nicht durchgeführt wird, ist, da die gebildeten Kontaktwinkel θ' kleiner als 70° sind, wie
in 12(b) dargestellt ist, die Rückhaltekraft
der Meniskusse M', welche
durch die Luftblasen erzeugt werden, größer als der Druckunterschied
zwischen dem Stromaufwärts-
und dem Stromabwärts-Bereich
des Filtergliedes, und daher ist es äußerst schwierig für die Luftblasen
B', durch die keinen
Löcher
zu hindurchzutreten.
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4 ist
ein Diagramm, welches ein weiteres Beispiel des Filtergliedes darstellt.
In diesem Beispiel wird eine Tinten abstoßende Schicht 10c auf den
Stromaufwärts-Flächen der
Basen 10a des Filtergliedes und auf den Innenflächen der
kleinen Löcher 10b gebildet,
und ein Tinten-lyophile Schicht 10d wird auf den Stromabwärts-Flächen gebildet.
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Dieser
Filter kann leicht wie folgt herstellt werden. Eine Tinten-lyophile
Schicht 12 wird, wie oben beschrieben, auf den Stromabwärts-Seiten
der Basen 11 gebildet, und wird mit einem Film abgedichtet,
wie zum Beispiel einem Trockenfilm 13, welcher leicht abgezogen
werden kann, aber dicht an der Schichte 12 (5(I)) anhaftet. Dann wird eine Tintenabstoßende Schicht 14 durch
Anwenden eines Fluorenthaltenden Silizium-Kupplungsvorgangs gebildet,
welcher in der nicht-examinierten japanischen Patentveröffentlichung
Nummer Sho. 56-89569 beschreiben ist, oder durch Anwenden eines
in der nicht-examinierten japanischen Patentveröffentlichung Nummer Sho. 57-157765
beschriebenen Ver fahrens zum Anwenden von Fluor-Kohlenstoffmittels einer
Haftmittelschicht, oder durch Anwenden eines Vorgangs, welcher in
der nicht-examinierten japanischen Patentveröffentlichung Nummer Sho. 60-183161
beschrieben ist, und zwar zum Erzeugen einer Fluorkohlenstoff-Kunstharzschicht
durch eutectoides Metallisieren oder Plasmapolimerisation, oder durch
Anwenden von Dampfabscheidung eines Titanat-Kopplungsmittels, wie in der nicht-examinierten japanischen
Patentveröffentlichung
Nummer Hei. 7-205428 (5(II)) beschrieben
worden ist. Schließlich
wird der Trockenfilm 13 entfernt (5(III)).
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Gemäß dieser
Ausführungsform
wird eine Luftblase B2, welche die Stromaufwärts-Seite des Filtergliedes
erreicht, durch den Tintenstrom angetrieben, und tritt durch die
kleinen Löcher 10b des
Filtergliedes hindurch und erreicht die Stromabwärts-Seite (6).
Da die Tinten-lyophile-Schicht auf
der Stromabwärts-Seite
gebildet ist, beträgt
der Kontaktwinkel θ einer
Luftblase B3 auf dieser Fläche 70° bis 90°, sodass
sie leicht entfernt werden kann, strömt weiter stromabwärts, und
wird mittels des Aufzeichnungskopfes nach außen ausgestoßen.
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In 7 ist
eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung dargestellt. Eine tintenabstoßende Schicht 15a wird
nur auf der Stromaufwärts-Zentralfläche eines
Filtergliedes 15 gebildet, und eine Tinten-lyophile-Schicht 15b wird über die gesamte
Stromabwärts-Seite
und auf der Stromabwärts-Umfangsfläche gebildet.
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In
dieser Ausführungsform
wird, wenn Tinte hineingesogen wird und durch die Filterkammern 5a und 5b bei
einer hohen Strömungsrate
hindurchtritt, eine vergrößerte Luftblase
B4 (8(I)) durch die tintenabstoßende Schicht 15a hindurchgeführt, wobei eine
kleine Luftblase B5 stromabwärts (8(II)) gebildet wird. Wenn eine Luftblase
B6 durch das Filterglied 15 hindurchgeführt und seine Größe vermindert wird,
wird sie von der Tinten-lyophilen Schicht stromabwärts abgestoßen, und
wird entlang des Tintenflusspfades getragen und über den Aufzeichnungskopf (8(III)) ausgestoßen.
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In 9 ist
eine zusätzliche
Tinten-lyophile Schicht der vorliegenden Erfindung dargestellt.
In dieser Ausführungsform
ist ein Filterglied 21 im wesentlichen senkrecht zu den
Filterkammern 20a und 20b angeordnet, wobei ein
Tinteneinlass 22 höher als
ein Auslass 23 angeordnet ist, sodass die Tinte in schiefer
Richtung strömt,
und zwar von oben nach unten. Für
das Filterglied 21 wird eine Tinten-lyophile Schicht 21a auf seiner
oberen Fläche
gebildet, während
eine Tinten-lyophile Schicht 21b auf seiner unteren Fläche gebildet
ist.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
werden, wenn es eine geringe Tintenströmungsrate gibt, wie zum Beispiel
während
des Druckens, Luftblasen B7 bei der Tinten-lyophilen Schicht 21a auf
der oberen Fläche
des Filtergliedes 21 eingefangen, und können nicht durch den Filter 21 hindurchgeführt werden.
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Wenn
der Aufzeichnungskopf einem negativen Druck ausgesetzt ist, um Tinte
durch die Filterkammer 20a und 20b bei einer hohen
Strömungsrate hindurchzuführen, wird
eine vergrößerte Luftblase B8,
stromabwärts
durch dynamischen Druck angetrieben, durch die Tinten-abstoßende Schicht 21b, welche
in diesem Bereich gebildet ist, hindurch- und in den Aufzeichnungskopf
hineingeführt,
und schließlich
davon nach außen
ausgestoßen.
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In
der obigen Ausführungsform
ist ein Einlass horizontal angeordnet. Wenn jedoch, wie in 11 dargestellt
ist, ein Einlass 24 vertikal in einem oberen Bereich angeordnet
ist, kann der selbe Effekt erzielt werden.
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Wie
oben beschrieben worden ist, umfasst gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung einen Aufzeichnungskopf zur
Aufnahme von entlang eines ersten Tintenzufuhrpfades geführter Tinte
und zum Ausstoßen
von Tintentröpfchen;
einen zweiten Tintenzufuhrpfad, entlang welchem Tinte von einer
Tintenpatrone zu dem ersten Zufuhrpfad geführt wird; und ein Filterglied, welches
bei einem gemeinsam genutzten Bereich zwischen dem ersten Tintenzufuhrpfad
und dem zweiten Tintenzufuhrpfad angeordnet ist, wobei für das Filterglied
eine Tinten-lyophile Eigenschaft bereitgestellt ist, so dass eine
Luftblase, welche in Kontakt mit dem Filtermaterial steht, einen
im wesentlichen rechtwinkligen Kontaktwinkel bildet.
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Da
die Rückhaltekraft
der an dem Filterglied gebildeten Meniskusse schwach ist, können Luftblasen
leicht zu dem Stromabwärts-Tintenströmungspfad übertragen
werden.