DE69911476T2 - Ein zum Anschluss an einen Tintenstrahldruckkopf geeigneter Tintenzufuhrbehälter, System mit einem derartigen Tintenzufuhrbehälter und Tintenstrahldruckkopf - Google Patents

Ein zum Anschluss an einen Tintenstrahldruckkopf geeigneter Tintenzufuhrbehälter, System mit einem derartigen Tintenzufuhrbehälter und Tintenstrahldruckkopf Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Tintenzufuhrbehälter mit einer Tintenkammer, wobei der Tintenzufuhrbehälter eine in die Tintenkammer führende Einfüllöffnung für Tinte und eine aus der Tintenkammer heraus führende Auslauföffnung für Tinte aufweist, die für den Anschlug an einen Tintenstrahldruckkopf geeignet ist, und der Tintenzufuhrbehälter außerdem eine Einrichtung zum Aufrechterhalten eines Unterdruckes in der Tintenkammer aufweist oder zumindest an eine solche anschließbar ist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Tintenstrahlsystem mit einem Tintenstrahldruckkopf und einem Tintenzufuhrbehälter.
  • In einer Tintenstrahlanordnung sollte in dem Tintenreservoir oder der an die Düsen eines Tintenstrahldruckkopfes angeschlossenen Tintenleitung ein Unterdruck herrschen, damit das unerwünschte Auslaufen von Tinte aus den Düsen verhindert wird. Dieses Erfordernis bedeutet, daß das Nachfüllen eines Tintenzufuhrbehälters mit Tinte ein nicht ganz einfacher Vorgang ist. Sofern nicht ein geschlossenes Wegwerfsystem benutzt wird, müssen zusätzliche Einrichtungen zum Nachfüllen benutzt werden, oder der Tintenzufuhrbehälter muß spezielle Konstruktionen aufweisen, damit das Nachfüllen ermöglicht wird.
  • In Anordnungen, in denen der Tintenstrahldruckkopf oberhalb des Tintenreservoirs angeordnet ist, kann ein Unterdruck hydrostatisch erreicht werden, wie z. B. aus dem US-Patent 4 571 599 bekannt ist. Dieses beschreibt, wie an den Düsen eines Tintenstrahldruckkopfes ein Unterdruck aufrecht erhalten werden kann, mit Hilfe eines vollständig abgesperrten Hauptreservoirs, das daran angeschlossen ist und auf einer niedrigeren Höhe als der Tintenstrahldruckkopf liegt und in dem ein Unterdruck herrscht. Ein Hilfsreservoir ist in diesem Hauptreservoir vorhanden und steht damit in Flüssigkeitsverbindung und enthält eine Luftblase, in welcher der Druck gleich dem Atmosphärendruck ist. Der Atmosphärendruck wird darin mit Hilfe einer Membran aufrechterhalten, die für Luft durchlässig aber für Flüssigkeit undurchlässig ist. Eine Änderung des Tintenpegels und damit des Druckes im Hauptreservoir wird dadurch ausgeglichen, daß Luft in das Hilfsreservoir eingelassen wird. Ein Nachteil einer Anordnung dieser Art ist die Anforderung, daß das Tintenreservoir unterhalb des Tintenstrahldruckkopfes angeordnet sein muß, damit man den benötigten hydrostatischen Druckabfall erhält. Außerdem ist das hier beschriebene System als Wegwerfsy stem ausgelegt, und die Tinte kann nicht nachgefüllt werden.
  • In Anordnungen, in denen der Tintenstrahldruckkopf auf gleicher Höhe oder niedriger liegt als das Tintenstrahlreservoir, müssen andere Methoden angewandt werden, um einen Unterdruck aufrecht zu erhalten.
  • Zum Beispiel beschreibt das US-Patent 4 509 062 eine Tintenstrahlanordnung, bei der der Tintenstrahldruckkopf unterhalb eines geschlossenen Tintenreservoirs angeordnet ist. Das Reservoir steht in Flüssigkeitsverbindung mit den Düsen des Tintenstahldruckkopfes. In diesem Fall wird der benötigte konstante Unterdruck mit Hilfe einer das Tintenreservoir begrenzenden Membran erhalten, wobei eine äußere Kraft mit Hilfe einer Feder auf die Membran ausgeübt wird. In der Beschreibung wird auch erwähnt, daß die Membran und die Feder kombiniert werden können, indem die Membran aus einem elastischen Material hergestellt wird. Es findet sich keine Angabe, wie das Reservoir mit Tinte nachgefüllt werden kann.
  • Das US-Patent 5 039 999 beschreibt, wie ein konstanter Unterdruck in einem geschlossenen Tintenstrahlreservoir mit Hilfe eines Kolbens in einem zylindrischen Teil des Tintenreservoirs aufrecht erhalten wird. In diesem Fall steht der Zylinder mit dem geschlossenen Tintenreservoir in Flüssigkeitsverbindung. Durch Bewegung des Kolbens wird das Volumen des Tintenreservoirs vergrößert und ein Unterdruck darin erzeugt. Der Raum zwischen dem Zylinder und der Kolbenwand ist in diesem Fall durch die darin vorhandene Tinte hermetisch abgedichtet. Das Tintenreservoir ist durch eine spezielle Einfüllöffnung abgeschlossen. In kreisförmigen Nuten zwischen dem Kolben und der Zylinderwand werden Luftblasen eingeschlossen. Um das Reservoir zu füllen, wird die Nachfüllöffnung benutzt, die mit Hilfe eines Stopfens abgedichtet ist. Fortlaufendes oder automatisches Nachfüllen ist mit dieser Anordnung nicht möglich.
  • Das europäische Patent EP 0 444 654 beschreibt ein Tintenstrahlsystem mit einem geschlossenen Tintenreservoir, das eine Einspritzöffnung für Tinte und ein Luftauslaßventil aufweist. Der geforderte Unterdruck wird durch schwammartiges Material erhalten, das in dem Tintenreservoir enthalten ist. Im Betriebsmodus bildet die Einspritzöffnung für Tinte den Auslaßkanal für die Tinte, so daß ein an den Auslaßkanal für die Tinte angeschlossener Tintenstrahldruckkopf für jeden Nachfüllvorgang entfernt werden muß. Das europäische Patent EP 0 645 244 beschreibt eine Tintenstrahlanordnung, bei der der Tintenstrahldruckkopf unterhalb oder neben einem Tintenreservoir angeordnet ist. Das Tintenreservoir ist durch eine leckfreie Kupplung lösbar mit einer Flüssigkeitstransportleitung verbunden, die zu den Düsen eines Tintenstrahldruckkopfes führt. Der geforderte Unterdruck, der zum Kompensieren des hydrostatischen Druckes und damit des spontanen Auslaufens von Tinte benötigt wird, wird durch die Kapillarwirkung eines schwammartigen Materials erreicht, das in dem Tintenreservoir angeordnet ist. In dieser Flüssigkeitstransportleitung ist eine Filterkammer vorgesehen, die einen für Tinte durchlässigen Filter aus Metallgaze enthält. Die Funktion der Metallgaze besteht darin, Verunreinigungen in der Tinte zurückzuhalten. Das Reservoir wird ausgetauscht, wenn die Tinte verbraucht worden ist.
  • Das US-Patent 4 791 438 beschreibt eine Tintenstrahlanordnung, bei der ein Unterdruck in einem Hauptreservoir mit Hilfe eines besonderen Reservoirs aufrechterhalten wird, das über eine Kapillarleitung an das Hauptreservoir angeschlossen ist, wobei der Unterdruck durch die Kapillarwirkung dieser Leitung aufrecht erhalten wird. Tinte wird zu dem besonderen Reservoir über eine zu diesem Zweck vorgesehene Zufuhröffnung zugeführt, die mit Hilfe eines Stopfens verschließbar ist. Mit dieser Anordnung kann die Tinte nicht kontinuierlich oder automatisch nachgefüllt werden.
  • Der Tintenzufuhrbehälter gemäß der Erfindung vermeidet die obigen Nachteile und ist dadurch gekennzeichnet, daß poröses Material zwischen der Einfüllöffnung für Tinte und der Tintenkammer vorhanden ist.
  • Geeignet gewähltes poröses Material ist in einem mit Tinte gesättigten Zustand für Tinte durchlässig, aber für Luft praktisch undurchlässig. Infolge dessen kann ein Unterdruck in der Tintenkammer aufrecht erhalten werden, während eine kontinuierliche Zufuhr von Tinte durch das poröse Material hindurch möglich ist. Der Unterdruck in der Tintenkammer trägt dazu bei, daß sich die Tinte von der Tintenzufuhröffnung durch das poröse Material hindurch zu der Tintenkammer bewegt und dort verbleibt. Wenn in einem Betriebszustand die Tintenzufuhröffnung oberhalb der Tintenkammer angeordnet ist, kann dabei auch die Schwerkraft eine Rolle spielen. Wenn keine Tinte mehr zugeführt wird, verbleibt eine durch die Kapillarwirkung bestimmte Menge an Tinte in den Öffnungen des porösen Materials. Die infolge dessen durch die Tinte in jeder Öffnung ausgeüb te Oberflächenspannung genügt, dem Unterdruck entgegenzuwirken. Nur wenn wieder Tinte über die Tintenzufuhröffnung zugeführt wird, wird diese Oberflächenspannung unterbrochen, und die Tinte kann wieder in die Tintenkammer fließen.
  • In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß das poröse Material auch eine Filterfunktion hat, um unerwünschte Verunreinigungen in der zugeführten Tinte zurückzuhalten. Wegen des höheren zulässigen Durchflußwiderstands des Filtermaterials ist es auch vorteilhaft, Filtermaterial wie etwa das genannte poröse Material an der Tintenzufuhröffnung vorzusehen, statt in einer Flüssigkeitstransportleitung zwischen der Tintenkammer und einem Tintenstrahldruckkopf. Der minimale Durchflußwiderstand wird im ersteren Fall durch die mittlere Menge an zu transportierender Tinte und nicht durch die momentane Menge der zu transportierenden Tinte bestimmt. Der Durchflußwiderstand kann dann größer sein und die Öffnungen kleiner.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material die kleinsten Abmessungen in der Richtung hat, die zu der Tintenkammer weist. Ein Beispiel hierfür ist die dünne Wand aus porösem Material, die die Tintenkammer abschließt. Im Fall einer Zufuhr von Tinte tritt in diesem Fall eine starke Bewegung von Tinte durch das poröse Material hindurch in Richtung auf die Tintenkammer auf. Für eine hermetische Abdichtung wird nur eine relativ dünne Schicht aus mit Tinte gesättigtem Material benötigt, während eine große Oberfläche zur Tintenkammer hin vorteilhaft für eine optimale Zufuhr ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material sowohl in der in Richtung auf die Tintenkammer weisenden Richtung als auch in der dazu senkrechten Richtung für Tinte durchlässig ist.
  • Wenn die Tinte zu einem Teil des porösen Materials zugeführt wird, breitet sich die Tinte infolge dessen über die gesamte Oberfläche dieses Materials aus. Auf diese Weise wird die hermetische Abdichtung sichergestellt und ein besserer Transport der Tinte in die Tintenkammer erreicht.
  • Eine weiter verbesserte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material durch ein regelmäßiges Gewebe aus Fäden oder Drähten gebildet wird. In Geweben sind die Öffnungen zwischen den Fäden oder Drähten hin sichtlich Größe und Einheitlichkeit präzise festgelegt. Im Ergebnis ist die Gefahr einer Verstopfung oder von Leckagen vermindert. Andererseits kommt es bei Geweben zu einer guten Bewegung der Tinte über die Oberfläche des Gewebes selbst.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform eines solchen Gewebes ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Drähte in einer ersten Webrichtung einen Durchmesser haben, der von dem der Fäden oder Drähte in einer zweiten Webrichtung verschieden ist. Gewebe dieser Art sind auch als "Dutch weave" (holländische Webart) bekannt. Es sind in erster Linie die dünneren Fäden oder Drähte, die verformt werden. Das führt dazu, daß eine Öffnung nicht mehr in einer ebenen Fläche liegt, wie im Fall von Siebgaze, sondern in einer gekrümmten Fläche. Bei einem Gewebe dieser An findet eine verbesserte Ausbreitung der Tinte über die gesamte Oberfläche des Gewebes statt. Auch sind bei diesem Gewebe die Durchlaßöffnungen hinsichtlich ihrer Größe genauer definiert. Der Abdichtungseffekt kann infolge dessen besser gewährleistet werden.
  • Eine weitere Ausführungsform ist auch dadurch gekennzeichnet, daß in einem Betriebszustand wenigstens ein Teil des porösen Materials in Flüssigkeitskontakt mit der Tinte steht, die im Betriebsmodus normal in der Tintenkammer enthalten ist.
  • Dies bietet eine noch bessere Gewähr für die Sättigung des porösen Materials mit Tinte und verhindert, daß das poröse Material Luft durchläßt, wenn die Tinte daraus verschwindet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfaßt der Tintenzufuhrbehälter eine zweite Tintenkammer in Flüssigkeitsverbindung mit der ersten Tintenkammer, und die zweite Tintenkammer liegt im Betriebsmodus in Schwerkraftrichtung oberhalb der ersten Tintenkammer. Da nun das gesamte poröse Material unterhalb des Tintenpegels in der zweiten Tintenkammer liegt, erhält man eine vollständige Sättigung des porösen Materials.
  • Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform wird dadurch erhalten, daß die durch das poröse Material gebildete und zur Tintenkammer weisende Fläche im Betriebsmodus eine Fläche ist, die schräg in bezug zur Schwerkraftrichtung orientiert ist. Jegliche Luft, die in der Tintenkammer vorhanden ist und sich in Richtung auf eine durch das poröse Material definierte Tintenoberfläche bewegt, ist nun gezwungen, den höchsten Punkt derselben zu suchen. Auf diese Weise sammelt sich die Luft nicht vor dem porösen Material, sondern sie kann über eine zu diesem Zweck vorgesehene Öffnung abgelassen werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Tintenzufuhrbehälter eine Öffnung auf, die zu der wenigstens einen Tintenkammer heraus führt und dazu geeignet ist, an eine Einrichtung zum Anlegen eines im wesentlichen konstanten Unterdruckes in der wenigstens einen Tintenkammer angeschlossenen zu werden. In diesem Fall kann diese Einrichtung z. B. eine mit einer Feder verbundene Membran, eine Balg-Konstruktion oder eine Kombination aus Kolben und Zylinder aufweisen. Auf diese Weise kann ein Unterdruck zu der Tintenkammer übermittelt werden, und insbesondere auch zu dem Teil der Tintenkammer, der sich an das poröse Material anschließt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nun im einzelnen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden, in denen zeigen:
  • 1 schematische Querschnitte von fünf verschiedenen Ausführungsformen eines Tintenzufuhrbehälters gemäß der Erfindung;
  • 2 zwei Ausführungsformen von porösem Material,
  • 3 eine schematische perspektivische Ansicht des Tintenzufuhrbehälters nach 1C in Verbindung mit einem Tintenstrahldruckkopf
  • 4 den Tintenzufuhrbehälter nach 1C in Verbindung mit einer Einrichtung zum Anlegen eines Unterdruckes; und
  • 5 eine schematische Darstellung einer Einzelheit des Tintenzufuhrbehälters und des Tintenstrahldruckkopfes, die in 3 gezeigt sind.
  • 1A zeigt eine erste Ausführungsform eines Tintenzufuhrbehälters 1 gemäß der Erfindung. Der Tintenzufuhrbehälter 1 umfaßt eine Tintenzufuhröffnung 2 zum Zuführen von Tinte aus einem größerem Tintenreservoir, das nicht im einzelnen gezeigt ist. Eine Tintenkammer 3 wird durch die Wand des Tintenzufuhrbehälters 1 und eine gesonderte Wand aus porösem Material 4 gebildet. Dieses poröse Material 4 trennt die Tintenkammer 3 von der Tintenzufuhröffnung 2. Eine Öffnung 5, die in die Tintenkammer 3 führt, ist ebenfalls in der Wand des Tintenzufuhrbehälters 1 vorgesehen. Die Öffnung 5 dient zum Anschließen einer (nicht im einzelnen gezeigten) Einrichtung zum Anlegen eines Unterdruckes an die Tintenkammer 3. Schließlich ist schematisch eine Auslauföffnung 6 für Tinte gezeigt, und diese Öffnung ist dazu geeignet, an einen Tintenstrahldurckkopf (nicht gezeigt) angeschlossen zu werden. Weitere Einzelheiten bezüglich der Einrichtung zum Anlegen eines Unterdruckes und bezüglich des Tintenstrahlkopfes werden anhand der nachfolgenden Figuren erläutert werden.
  • 1A zeigt auch, wo sich in einem Betriebsmodus die Tinte 7 befindet. Der Tintenpegel 8 ist schematisch eingezeichnet. Es sollte auch bemerkt werden, daß der Tintenzufuhrbehälter 1 gemäß der Erfindung sowohl für Tinte auf Wasserbasis bei Zimmertemperatur als auch für schmelzbare, bei Zimmertemperatur nicht flüssige Tinte geeignet ist. Diese letztere Tinte ist auch als heißschmelzende Tinte bekannt. Wenn schmelzbare Tinte dieser Art verwendet wird, wird der Tintenzufuhrbehälter 1 mit Hilfe einer dazu geeigneten Einrichtung beheizt, um die darin vorhandene Tinte im flüssigen Zustand zu halten.
  • Das poröse Material 4 ist von der Art, die dazu geeignet ist, die über die Tintenzufuhröffnung 2 zugeführte flüssige Tinte in die Tintenkammer 3 durchzulassen. Da die (nicht im einzelnen gezeigten) Mikrokanäle, die in dem porösen Material 4 vorhanden sind, unter diesen Umständen mit Tinte gefüllt sind, wird andererseits das poröse Material 4 in einem mit Tinte gesättigten Zustand praktisch undurchlässig für Luft sein. Im Ergebnis kann ein Unterdruck in der Tintenkammer 3 aufrecht erhalten werden, während eine kontinuierliche Zufuhr von Tinte möglich ist.
  • Es sollte bemerkt werden, daß winzige Luftblasen, die aufgrund von Diffusion in der Tinte vorhanden sind, durch die Tinte diffundieren können. Dies ist jedoch ein langsamer Prozeß. Trotz dieser Diffusion ist der Widerstand für Luft noch so groß, daß ein Unterdruck über eine lange Zeit aufrecht erhalten werden kann. Der infolge dieser Diffusion eintretende Druckverlust kann, wenn nötig, ständig oder periodisch mit Hilfe einer dazu geeigneten Einrichtung über die Öffnung 5 kompensiert werden.
  • Wenn keine Tintenzufuhr über die Tintenzufuhröffnung 2 stattfindet, veranlaßt die Kapillarwirkung der Mikrokanäle in dem porösen Material 4 die Tinte, darin zu verbleiben, so daß das poröse Material 4 mit Tinte gesättigt bleibt. Die maximale Größe der Mikrokanäle, bei der dieser soeben beschriebene Effekt eintritt, wird einerseits durch die Eigenschaften der zu verwendenden Tinte und andererseits durch die Form und Länge und die Oberflächeneigenschaften der Mikrokanäle bestimmt. Die Oberflächenspannung der Tinte spielt dabei eine besonders wichtige Rolle. In der Praxis wird in der Tintenkammer 3 ein Unterdruck aufrechterhalten, der dem Druck einer Wassersäule mit einer Höhe von 10 bis 200 mm entspricht. Der benötigte Druck wird auch durch die Größe der Düsen eines angeschlossenen Tintenstrahldruckkopfes bestimmt.
  • Wenn wieder Tinte über die Tintenzufuhröffnung 2 zugeführt wird, so wird die Oberflächenspannung der Tinte, die die Mikrokanäle in dem porösen Material blockiert, unterbrochen, und des findet ein Transport von Tinte in die Tintenkammer 3 statt. Bei der in 1A gezeigten Anordnung, bei der die Schwerkraftrichtung 9 im Betriebsmodus senkrecht zur transversalen Hauptebene des porösen Material 4 ist, erfolgt dieser Transport allein durch Schwerkraft. Der in der Tintenkammer 3 vorhandene Unterdruck bewirkt jedoch ebenfalls einen Tintentransport in Richtung auf die Tintenkammer 3. Die transversale Ebene des porösen Materials 4 braucht deshalb nicht notwendigerweise senkrecht in bezug auf die Schwerkraftrichtung 9 orientiert zu sein.
  • 1B gibt ein Beispiel einer zweiten Ausführungsform, bei der die transversale Ebene des porösen Materials 4 einen Winkel von weniger als 90° mit der Schwerkraftrichtung 9 bildet. Bei der Ausführungsform nach 1B steht im Betriebsmodus das poröse Material 4 auch in ständiger Flüssigkeitsverbindung mit der Tinte 7 in der Tintenkammer 3. Im Ergebnis sorgt dies für eine zusätzliche Sicherheit, daß das poröse Material 4 mit Tinte gesättigt bleibt. Der in der Tintenkammer 3 herrschende Unterdruck spielt nun eine wichtige Rolle dabei, die Tinte 7 in der Tintenkammer 3 zu halten.
  • 1C zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der nun die gesamte transversale Ebene des porösen Materials 4 in Flüssigkeitskontakt mit der in einem Betriebsmodus vorhandenen Tinte 7 steht. Zu diesem Zweck ist der Tintenzufuhr behälter nun mit einer zweiten Tintenkammer 10 zusätzlich zu der oben genannten ersten Tintenkammer 3 versehen. Die zweite Tintenkammer 10 liegt höher als die erste Tintenkammer 3 und steht damit über eine Leitung 11 in Flüssigkeitsverbindung. Im Betriebsmodus liegt der Tintenpegel 8 in Schwerkraftrichtung 9 gesehen höher als das poröse Material 4.
  • Ein weiterer Vorteil der in 1 C gezeigten Ausführungsform besteht darin, daß etwaige Luftblasen, die in der Tinte 7 vorhanden sind, sich nicht auf der gesamten Oberfläche des porösen Materials 4 sammeln, sondern zum höchsten Punkt der Tintenkammer 3 wandern. Die Luft, die sich dort sammelt, wird schließlich über die Leitung 11 in die zweite Tintenkammer 10 übertreten. Dies hat den Vorteil, daß die erste Tintenkammer 3 so weit wie möglich frei von Luft bleibt und somit die Gefahr vermindert wird, daß die Auslauföffnung 6 für die Tinte durch eine Luftblase blockiert wird. In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß Luft, die etwa in einem an den Tintenzufuhrbehälter 1 angeschlossenen Tintenstrahlkopf vorhanden ist, aus dem Tintenstrahldruckkopf durch Druckimpulse entfernt werden kann, die mit Hilfe einer dazu geeigneten Einrichtung (nicht im einzelnen gezeigt) kurz in die Tintenkammern 10 und 3 eingeleitet werden.
  • 1D zeigt eine Ausführungsform, bei der das poröse Material 4 im Betriebsmodus unterhalb der Tintenkammer 3 liegt, wobei die Richtung der Schwerkraft der mit 9 bezeichneten Richtung entspricht. Wie die in 1C gezeigte Ausführungsform hat diese Ausführungsform den Vorteil, daß das poröse Material stets auf der gesamten Oberfläche mit der Tinte in der Tintenkammer 3 in Kontakt steht, nun jedoch ohne die in 1C benötigte zweite Tintenkammer 10.
  • 1E zeigt schließlich eine einfache Ausführungsform, bei der die Oberfläche des porösen Materials 4 im Betriebsmodus parallel zur Schwerkraftrichtung 9 angeordnet ist.
  • Das poröse Material 4 kann z. B. aus festem, steinartigen Material bestehen, kann jedoch auch durch ein Gewebe aus Fäden oder Drähten gebildet werden, beispielsweise regelmäßig gewebte Siebgaze mit einer festen Maschenweite. Eine vorteilhafte Ausführungsform eines Gewebes dieser Art ist in 2 gezeigt.
  • Das in 2A und 2B gezeigte Gewebe ist von der An, bei der die Fäden oder Drähte 12 in einer ersten Webrichtung dicker sind als die Fäden oder Drähte 13 in einer zweiten Webrichtung. Die dünneren Fäden oder Drähte 13 unterliegen unter diesen Bedingungen der stärksten Verformung. Infolge dessen liegen die durch die Fäden oder Drähte 12 und 13 gebildeten Öffnungen nicht in derselben Ebene, sondern sie sind gekrümmt. Diese Öffnungen liegen nicht allein rechtwinklig zur Richtung des Durchflusses von Tinte und setzen diesem daher einen größeren Widerstand entgegen. Außerdem ergibt diese Art des Gewebes eine glattere Oberfläche. Diese An von Gaze ist als "Dutch weave" bekannt. Ein wirksames Gewebe wird erhalten, indem man Drähte aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 25 μm für die dünnen Fäden oder Drähte 13 und Drähte aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 50 μm für die dicken Fäden oder Drähte 12 verwendet. Die unter diesen Bedingungen zu bildende Durchflußöffnung ist bestimmt durch eine Rückhaltegröße zwischen 5 und 30 μm und vorzugsweise zwischen 10 und 15 μm. Die Rückhaltegröße ist bestimmt durch die maximale Größe von Glasperlen, die noch durch das Gewebe hindurchtreten können. Die Rückhaltegröße wird experimentell bestimmt, indem man eine Suspension aus Glasperlen mit unterschiedlichen Größen verwendet. Eine indirekte und praktikablere Messung ist ein "Blasenpunkttest", bei dem der positive Druck gemessen wird, der nötig ist, die Oberflächenspannung in einem eingetauchten Stück des Gewebes zu überwinden.
  • Die Größe der Öffnungen in dem porösen Material 4 oder, im Falle des "Dutch weave", die Rückhaltegröße, hängt zusammen mit dem geforderten Unterdruck und folglich mit der Größe der Düsen des angeschlossenen Tintenstrahldruckkopfes. Je kleiner die Größe der Öffnungen in dem porösen Material 4 ist, desto geringer ist die Gefahr, daß das poröse Material 4 zu viel Luft durchläßt. Eine geringe Größe der Öffnungen behindert jedoch nicht den Durchfluß der zuzuführenden Tinte, so daß ein Kompromiß gemacht werden muß.
  • 2B zeigt eine Ausführungsform von Filtergazen, bei der die dünneren Drähte 13 nach An von Pfannen angeordnet sind.
  • 3 zeigt dreidimensional den Tintenzufuhrbehälter 1 nach der in 1C gezeigten Ausführungsform, nun jedoch in Kombination mit einem Tintenstrahldruckkopf. Die für die verschiedenen Teile des Tintenzufuhrbehälters benutzte Numerierung entspricht folglich der Numerierung in 1C und wird nicht weiter erläutert. Jede der auf den beiden Seiten der ersten Tintenkammer 3 vor gesehenen Auslauföffnungen 6 für Tinte ist an eine Kanalplatte 14 angeschlossen, in der Flüssigkeitskanäle 16 ausgebildet sind, die schematisch gezeigt sind und zu Düsen (nicht gezeigt) führen. Der Durchmesser dieser Düsen beträgt etwa 30 μm. Der Kanalplatte 14 gegenüber liegt eine Aktorplatte 15, die piezoelektrisches Material enthält. Das piezoelektrische Material ist so angeordnet, daß jeder Flüssigkeitskanal 16 der Kanalplatte 14 gesondert beeinflußt werden kann, indem ein Spannungsimpuls an einen Teil des piezoelektrischen Materials angelegt wird, der diesem Flüssigkeitskanal 16 entspricht und gesondert anzusteuern ist. Die resultierende Verformung des piezoelektrischen Materials führt zu einer Verengung des entsprechenden Flüssigkeitskanals 16, so daß die darin vorhandene Tinte über die Düse ausgestoßen wird.
  • Der Tintenzufuhrbehälter gemäß der Erfindung ist nicht auf einen Tintenstrahlkopf dieses Typs beschränkt. Anstelle eines piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopfes ist es auch möglich, einen thermischen Tintenstrahldruckkopf anzuschließen. In diesem Fall wird die in einem Flüssigkeitskanal vorhandene Tinte kurz erhitzt, so daß ich eine Dampfblase bildet, die die in dem Flüssigkeitskanal vorhandene Tinte ausstößt.
  • 4 zeigt den Tintenzufuhrbehälter in der in 1C und 3 gezeigten Ausführungsform, nun jedoch in Kombination mit einer vorteilhaften Ausführungsform einer Einrichtung zum Anlegen und Aufrechterhalten eines Unterdruckes in den Tintenkammern 3 und 10. Ein Balg 17 ist an die Öffnung 5 angeschlossen, die zu diesem Zweck in der Tintenkammer 10 vorgesehen ist. Der Balg 17 besteht aus elastischem Material mit einer Anzahl von Falten 19. In einem Betriebsmodus befindet sich der Balg 17 in einem teilweise kollabierten Zustand, so daß infolge der von dem elastischen Material ausgeübten Kraft der geforderte Unterdruck erhalten wird. Volumenänderungen aufgrund von Änderungen des Tintenpegels 8 werden durch Volumenänderungen des Balges 17 ausgeglichen. Im Ergebnis wird der Unterdruck im wesentlichen konstant gehalten. Schließlich ist ein Rückschlagventil 18 vorgesehen, damit in dem Balg 17 vorhandene Luft beim Befüllen austreten kann.
  • Es ist in diesem Zusammenhang zu bemerken, daß auch andere Einrichtungen zum Anlegen und Aufrechterhalten eines Unterdruckes in Betracht gezogen werden können. Beispiele sind eine Membran in Kombination mit einem Federme chanismus oder eine Kombination aus Kolben und Zylinder.
  • 5A zeigt einen detaillierteren Querschnitt durch den Tintenzufuhrbehälter nach 3 in Kombination mit einem Tintenstrahldruckkopf. Es ist nun wesentlich deutlicher zu sehen, wie die Tinten-Auslauföffnung 6 der Tintenkammer 3 des Tintenzufuhrbehälters mit den Flüssigkeitskanälen 16 der Kanalplatte 14 verbunden ist. Die Düsen 20 der Kanäle 16 sind nun ebenfalls deutlicher zu erkennen. 5B ist ein Schnitt durch den Tintenzufuhrbehälter und den Tintenstrahldruckkopf längs der Linie I–I in 5A.

Claims (11)

  1. Tintenzufuhrbehälter (1) mit einer Tintenkammer (3), wobei der Tintenzufuhrbehälter eine Tinteneinfüllöffnung (2), die in die Tintenkammer (3) führt, und eine Tintenauslauföffnung (6) aufweist, die aus der Tintenkammer heraus führt, die Tintenauslauföffnung für den Anschluß an einen Tintenstrahldruckkopf geeignet ist und der Tintenzufuhrbehälter (1) weiterhin eine Einrichtung zum Aufrechterhalten eines Unterdruckes in Tintenkammer aufweist oder zumindest mit einer solchen Einrichtung verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß poröses Material (4) zwischen der Tinteneinfüllöffnung (2) und der Tintenkammer (3) vorhanden ist.
  2. Tintenzufuhrbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material die kleinste Abmessung in der Richtung hat, die zu der Tintenkammer weist.
  3. Tintenzufuhrbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material sowohl in der auf die Tintenkammer weisenden Richtung als auch in den dazu senkrechten Richtungen für Tinte durchlässig ist.
  4. Tintenzufuhrbehälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material durch ein regelmäßiges Gewebe aus Fäden oder Drähten gebildet wird.
  5. Tintenzufuhrbehälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Drähte in einer ersten Webrichtung einen Durchmesser haben, der von dem Durchmesser der Fäden oder Drähte in einer zweiten Webrichtung verschieden ist.
  6. Tintenzufuhrbehälter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe in der Durchflußrichtung liegende Öffnungen mit einer maximalen Abmessung von 5 bis 30 μm hat.
  7. Tintenzufuhrbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zumindest ein Teil des porösen Materials in einem Betriebsmodus in Flüssigkeitskontakt mit der im Betriebsmodus normal in der Tintenkammer vorhandenen Tinte steht.
  8. Tintenzufuhrbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenzufuhrbehälter eine zweite Tintenkammer aufweist, die mit der ersten Tintenkammer in Flüssigkeitsverbindung steht und im Betriebsmodus in Schwerkraftrichtung gesehen oberhalb der ersten Tintenkammer liegt.
  9. Tintenzufuhrbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das poröse Material gebildete und der Tintenkammer zugewandte Fläche im Betriebszustand eine Fläche bildet, die schräg in bezug auf die Schwerkraftrichtung orientiert ist.
  10. Tintenzufuhrbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenzufuhrbehälter eine Öffnung aufweist, die zu der wenigstens einen Tintenkammer führt und dazu geeignet ist, an eine Einrichtung zum Anlegen eines im wesentlichen konstanten Unterdruckes in der wenigstens einen Tintenkammer angeschlossen zu werden.
  11. Tintenstrahlsystem mit einem Tintenstrahldruckkopf und einem Tintenzufuhrbehälter nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Tintenstrahldruckkopf Düsen mit zugehörigen Tintenzufuhrkanälen aufweist, die zu den Tintenauslaßöffnungen des Tintenzufuhrbehälters führen.
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