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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nun im
einzelnen anhand der beigefügten
Zeichnungen erläutert
werden, in denen zeigen:
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1 schematische
Querschnitte von fünf verschiedenen
Ausführungsformen
eines Tintenzufuhrbehälters
gemäß der Erfindung;
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2 zwei
Ausführungsformen
von porösem
Material,
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3 eine
schematische perspektivische Ansicht des Tintenzufuhrbehälters nach 1C in Verbindung mit einem
Tintenstrahldruckkopf
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4 den
Tintenzufuhrbehälter
nach 1C in Verbindung
mit einer Einrichtung zum Anlegen eines Unterdruckes; und
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5 eine
schematische Darstellung einer Einzelheit des Tintenzufuhrbehälters und
des Tintenstrahldruckkopfes, die in 3 gezeigt
sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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1E zeigt
schließlich
eine einfache Ausführungsform,
bei der die Oberfläche
des porösen Materials 4 im
Betriebsmodus parallel zur Schwerkraftrichtung 9 angeordnet
ist.
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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.
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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.
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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.
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2B zeigt
eine Ausführungsform
von Filtergazen, bei der die dünneren
Drähte 13 nach
An von Pfannen angeordnet sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.