DE9321138U1 - An ink jet recording apparatus using a recording unit having an ink cartridge having an ink induction element - Google Patents
An ink jet recording apparatus using a recording unit having an ink cartridge having an ink induction elementInfo
- Publication number
- DE9321138U1 DE9321138U1 DE9321138U DE9321138U DE9321138U1 DE 9321138 U1 DE9321138 U1 DE 9321138U1 DE 9321138 U DE9321138 U DE 9321138U DE 9321138 U DE9321138 U DE 9321138U DE 9321138 U1 DE9321138 U1 DE 9321138U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- ink
- ink cartridge
- inducing element
- recording head
- cartridge
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000006698 induction Effects 0.000 title description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 298
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 93
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 91
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 28
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 18
- 244000309464 bull Species 0.000 claims description 12
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 12
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 claims description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims 1
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 36
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 27
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 11
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 11
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 9
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 7
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 6
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 5
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 5
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 3
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 229920005906 polyester polyol Polymers 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 101100065878 Caenorhabditis elegans sec-10 gene Proteins 0.000 description 1
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
- B41J2/17503—Ink cartridges
- B41J2/17553—Outer structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
- B41J2/17503—Ink cartridges
- B41J2/17513—Inner structure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
- B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
- B41J2/17503—Ink cartridges
- B41J2/1752—Mounting within the printer
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
TintenstrahlaufZeichnungsvorrichtung unter VerwendungInkjet recording device using
einer Aufzeichnungseinheit mit einer Tintenpatrone, diea recording unit with an ink cartridge, which
ein Tinteninduzierelement besitzthas an ink inducing element
Die vorliegende Neuerung betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung/ genauer gesagt eine Tintenpatrone (hiernach auch als Tintentank bezeichnet) zum Speichern von Tinte, die einem Tintenstrahlkopf zugeführt werden soll, eine Aufzeichnungseinheit, in die die Tintenpatrone und der Tintenstrahlkopf integriert sind, welche lösbar miteinander verbunden sind, und die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, an der die Aufzeichnungseinheit lösbar montiert werden kann. In der nachfolgenden Beschreibung deckt der Begriff "Aufzeichnung" das Drucken von Buchstaben, Bildern o.a. auf textilem Material, Papier, Kunststoffolien o.a. ab.The present invention relates to an inkjet recording device/ more precisely, an ink cartridge (hereinafter also referred to as an ink tank) for storing ink to be supplied to an inkjet head, a recording unit in which the ink cartridge and the inkjet head are integrated, which are detachably connected to one another, and the inkjet recording device, to which the recording unit can be detachably mounted. In the following description, the term "recording" covers the printing of letters, images or the like on textile material, paper, plastic films or the like.
Es sind diverse Arten von Aufzeichnungsvorrichtungen vorgeschlagen worden, an denen ein Aufzeichnungskopf montiert ist, der nach einem der folgenden Verfahren arbeitet: Punktschreibverfahren, thermisches Aufzeichnungsverfahren, thermisches Transferverfahren und Tintenstrahlverfahren. Der Aufzeichnungskopf zeichnet hierbei Buchstaben, BilderVarious types of recording devices have been proposed, on which a recording head is mounted, which operates according to one of the following methods: dot writing method, thermal recording method, thermal transfer method and ink jet method. The recording head records letters, images
o.a. auf einem Aufzeichnungsmedium/ wie beispielsweise Papier, auf. Von diesem Verfahren stellt das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren eines der impaktfreien Verfahren dar und umfaßt die Schritte des Ausstoßens von Tintentröpfchen und des Ablagern von diesen Tintentröpfchen auf dem Aufzeichnungsmedium. Daher kann eine Aufzeichnungsvorrichtung, bei der eine nach diesem Verfahren arbeitende Aufzeichnungseinheit Verwendung findet, eine Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Dichte durchführen. Derartige Vorrichtungen sind daher als Drucker oder als Ausgabe-Terminals eines Informationsverarbeitungssystems, d.h. beispielsweise von Kopiergeräten, Fax-Geräten, Druckmaschinen, Wortprozessoren, Arbeitsstationen o.a., eingesetzt worden, oder sie wurden als mobile oder tragbare Drucker von Personalcomputern, Wirtcomputern, optischen Platten oder Videoausrüstung o.a. eingesetzt. or the like on a recording medium/such as paper. Among these methods, the ink jet recording method is one of the non-impact methods and comprises the steps of ejecting ink droplets and depositing these ink droplets on the recording medium. Therefore, a recording device using a recording unit operating according to this method can perform high-speed and high-density recording. Such devices have therefore been used as printers or as output terminals of an information processing system, i.e., for example, copying machines, facsimile machines, printing machines, word processors, work stations or the like, or they have been used as mobile or portable printers of personal computers, host computers, optical disks or video equipment or the like.
Wenn in diesen Systemen eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung Verwendung findet, ist die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung so konstruiert, daß sie den entsprechenden speziellen Funktionen und Bedingungen dieser Systeme gerecht wird. Die Miniaturisierung der Größe des Informationsverarbeitungssystems ist heute eine der Hauptforderungen. Daher müssen die Aufzeichnungseinheit und das Hauptgehäuse der TintenstrahlaufZeichnungsvorrichtung, die diese Einheit verwendet, ebenfalls miniaturisiert werden.When an ink jet recording device is used in these systems, the ink jet recording device is designed to meet the respective specific functions and conditions of these systems. Miniaturization of the size of the information processing system is one of the major demands today. Therefore, the recording unit and the main body of the ink jet recording device using this unit must also be miniaturized.
Während eine derartige Miniaturisierung auf tatsächlicher Apparatebasis durchgeführt wird, muß die Aufzeichnungseinheit o.a. die Funktion beibehalten, die bisher üblicherweise von der Einheit bekannt war, oder muß weitere Funktionen besitzen. Um diese Forderungen zu erfüllen, sind diverse AufZeichnungseinheiten und diverse Aufzeichnungs-While such miniaturization is carried out on an actual apparatus basis, the recording unit etc. must retain the function that has been conventionally known from the unit or must have additional functions. In order to meet these requirements, various recording units and various recording
18. März 1996 » ·..· ; ; .* ."..18 March 1996 » ·..· ; ; .* ."..
Gebrauchsmusteranmeldung G 3312 J IJ8 J $ ··. Canon K. K. Utility model application G 3312 J IJ8 J $ ··. Canon K. K.
DE 17422 ,DE17422,
vorrichtungen vorgeschlagen worden, in denen eine derartige Einheit montiert ist.devices have been proposed in which such a unit is mounted.
Eine dieser Ausführungsformen wird zuerst in Verbindung mit Figur &eeacgr;- erläutert.One of these embodiments is first explained in connection with Figure &eeacgr;- .
Gemäß dieser Figur umfaßt eine Tintenstrahleinheit einen Tintenstrahlkopf 102 und eine Tintenpatrone 101 als Speicher zum Speichern des Strömungsmittels, beispielsweise Tinte, wobei der Kopf und die Patrone lösbar miteinander verbunden sind. Die Tintenstrahleinheit ist lösbar an einem Schlitten 121 montiert. Der Schlitten 121 ist beweglich an einem Führungsschaft und einer Leitspindel befestigt, die von einem Hauptrahmen 122 der Tinten-Strahlaufzeichnungsvorrichtung 120 gelagert werden.In this figure, an ink jet unit includes an ink jet head 102 and an ink cartridge 101 as a reservoir for storing fluid such as ink, the head and the cartridge being detachably connected to each other. The ink jet unit is detachably mounted on a carriage 121. The carriage 121 is movably mounted on a guide shaft and a lead screw which are supported by a main frame 122 of the ink jet recording apparatus 120.
Es versteht sich, daß die Tintenstrahleinheit nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. Es gibt beispielsweise auch eine Tintenstrahleinheit, die eine Tintenpatrone besitzt, die einstückig mit dem Tintenstrahlkopf verbunden ist. Wenn der erstgenannte Typ von Tintenstrahlkopf verwendet wird, ist die Tintenpatrone austauschbar ausgebildet, während der Tintenstrahlkopf am Schlitten fixiert oder lösbar montiert ist.It is to be understood that the ink jet unit is not limited to the embodiment described above. For example, there is also an ink jet unit having an ink cartridge integrally connected to the ink jet head. When the former type of ink jet head is used, the ink cartridge is designed to be replaceable, while the ink jet head is fixed or detachably mounted on the carriage.
Wenn der Aufzeichnungskopf {Tintenstrahlkopf) und die Tintenpatrone in der vorstehend beschriebenen Weise am Schlitten montiert sind, ist es erforderlich, die Tintenpatrone mit einem Mechanismus zu versehen, der einen negativen Druck erzeugt. In der nachfolgenden Beschreibung ist mit "einem negativen Druck" allgemein ein Zustand definiert, bei dem der Wassersäulendruck der Tinte auf einem Wert gehalten wird, der in ausreichender Weise geringer ist als der Atmosphärendruck, um ein Lecken von Tinte ausWhen the recording head (ink jet head) and the ink cartridge are mounted on the carriage as described above, it is necessary to provide the ink cartridge with a mechanism that generates a negative pressure. In the following description, "a negative pressure" is generally defined as a condition in which the water column pressure of the ink is maintained at a value that is sufficiently lower than the atmospheric pressure to prevent leakage of ink from
den Düsen des Aufzeichnungskopfes zu stoppen. Als in der Tintenpatrone vorgesehener Mechanismus zum Erzeugen eines negativen Drucks findet ein poröses Element als Tintenabsorptionselement Verwendung, das eine Kapillarkraft des porösen Elementes erzeugt. Bei Verwendung eines derartigen porösen Elementes, wie es beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 2-187364 beschrieben ist, besitzt die Tintenpatrone eine solche Konstruktion, daß der Tinteneinlaßabschnitt des Aufzeichnungskopfes unter Druck in den Tintenabsorber der Tintenpatrone eingesetzt ist, um den Wirkungsgrad in bezug auf den Verbrauch der Tinte zu erhöhen, d.h. um die Restmenge der Tinte im Tintenabsorber zu reduzieren.the nozzles of the recording head. As a negative pressure generating mechanism provided in the ink cartridge, a porous member is used as an ink absorbing member, which generates a capillary force of the porous member. When using such a porous member, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-187364, the ink cartridge has such a structure that the ink inlet portion of the recording head is pressurized into the ink absorber of the ink cartridge to increase the efficiency of ink consumption, that is, to reduce the residual amount of ink in the ink absorber.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konstruktion kann die Kapillarkraft des porösen Elementes örtlich erhöht werden, indem der Tintenabsorber an einem Teil um den Tinteneinlaßabschnitt herum verformt und auf diese Weise die Tinte in die Nachbarschaft des Tinteneinlaßabschnittes induziert wird. Auf diese Weise wird die Tintenzufuhr gefördert, so daß die Restmenge der Tinte im Tintenabsorber abnimmt.According to the above-described construction, the capillary force of the porous member can be locally increased by deforming the ink absorber at a part around the ink inlet portion, thereby inducing the ink into the vicinity of the ink inlet portion. In this way, the ink supply is promoted so that the residual amount of the ink in the ink absorber decreases.
Im Falle der Aufzeichnungseinheit vom lösbaren Typ (Tintenstrahleinheit) besteht die Möglichkeit, daß der Benutzer die leere Tintenpatrone durch eine neue ersetzt. Es besteht ferner die Möglichkeit, den Aufzeichnungskopf durch einen neuen Kopf zu ersetzen oder die leere Tintenpatrone mit Tinte aufzufüllen, um sie wiederverwenden zu können. Des weiteren besteht die Möglichkeit, daß der Benutzer die Teile öfter trennt als dies erforderlich ist. Daher ist es schwierig, die Situation vorherzusagen, in der der Aufzeichnungskopf oder die Tintenpatrone gelöst und montiert werden. Im Stadium der Trennung oder Verbindung kann eine bestimmte Menge an Luft in die Tintenpa-In the case of the detachable type recording unit (ink jet unit), there is a possibility that the user replaces the empty ink cartridge with a new one. There is also a possibility that the recording head can be replaced with a new head or the empty ink cartridge can be reused. There is also a possibility that the user separates the parts more than necessary. Therefore, it is difficult to predict the situation in which the recording head or the ink cartridge is detached and attached. At the stage of separation or attachment, a certain amount of air may enter the ink cartridge.
trone eindringen und verhindern, daß eine Tintenbahn zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Tintenpatrone gebildet wird.trone and prevent an ink path from being formed between the recording head and the ink cartridge.
Die Aufzeichnungseinheit vom lösbaren Typ, wie sie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 2-187364 beschrieben ist, hat insbesondere in dem Fall, in dem der Tinteneinlaßabschnitt des Aufzeichnungskopfes unter Druck in den Tintenabsorber eingesetzt ist, um die Tinte wirksam zu nutzen, die nachfolgenden Probleme, Es wurde festgestellt, daß der Aufzeichnungskopf die Tinte von der Tintenpatrone nach der Verbindung der Tintenpatrone mit dem Aufzeichnungskopf und vor dem Aufbrauchen der Tintenpatrone nur schwierig aufnehmen kann.The detachable type recording unit as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-187364 has the following problems, particularly in the case where the ink inlet portion of the recording head is press-fitted into the ink absorber to effectively utilize the ink. It has been found that the recording head has difficulty in absorbing the ink from the ink cartridge after the ink cartridge is connected to the recording head and before the ink cartridge is used up.
In dieser Situation kann der Tintenfluß zum Aufzeichnungskopf durch einen Ausstoßwiederherstellvorgang, bei dem Tinte aus der Ausstoßöffnung des Aufzeichnungskopfes herausgesaugt wird, oft nicht wiederhergestellt werden, so 0 daß es schwierig ist, die Tinte vollständig zu verbrauchen. Es wurde festgestellt, daß der größte Verursacher für diese Probleme in der vorstehend beschriebenen Situation der nachfolgend beschriebene Grund ist.In this situation, the flow of ink to the recording head often cannot be restored by an ejection recovery operation in which ink is sucked out of the ejection port of the recording head, so that it is difficult to completely use up the ink. It has been found that the biggest cause of these problems in the above situation is the reason described below.
Die Figuren 2A und 2B zeigen eine der Ausführungsformen der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zur Erläuterung dieses Grundes. Figur 2A zeigt den verbundenen Zustand eines Aufzeichnungskopfes 2 und einer Tintenpatrone 3, während Figur 2B den gelösten Zustand dieser beiden Bestandteile zeigt.Figures 2A and 2B show one of the embodiments of the ink jet recording apparatus for explaining this reason. Figure 2A shows the connected state of a recording head 2 and an ink cartridge 3, while Figure 2B shows the detached state of these two components.
Wie die Figuren zeigen, wird eine Tintenstrahleinheit 4 hergestellt, indem der Aufzeichnungskopf 2 über ein PaarAs the figures show, an ink jet unit 4 is manufactured by connecting the recording head 2 via a pair of
von parallelen Verbindungsklauen {nicht gezeigt) lösbar mit der Tintenpatrone 3 verbunden wird.by parallel connecting claws {not shown) is detachably connected to the ink cartridge 3.
An der Verbindungsstelle wird der Tinteneinlaßabschnitt 40 des Aufzeichnungskopfes 2 in einen zylindrischen Verbindungsabschnitt 39 eingesetzt, der als Tintenzuführabschnitt verwendet wird. Die Tintenbahn 36 kann gegenüber der äußeren Atomosphäre über einen O-Ring 35 isoliert werden, der den Verbindungsabschnitt abdichtet und aus Ethylen-Propylen-Kautschuk o.a. besteht.At the joint, the ink inlet portion 40 of the recording head 2 is inserted into a cylindrical joint portion 39 used as an ink supply portion. The ink path 36 can be isolated from the outside atmosphere by an O-ring 35 which seals the joint portion and is made of ethylene-propylene rubber or the like.
Das poröse Element (d.h. ein Tintenabsorber, wie beispielsweise ein Schwammaterial) 37 nimmt den Innenraum der Tintenpatrone 3 ein, um Tinte zu speichern, die dem Aufzeichnungskopf 2 zugeführt wird. Das poröse Element besitzt die Fähigkeit, die Tinte zu halten.The porous member (i.e., an ink absorber such as a sponge material) 37 occupies the interior of the ink cartridge 3 to store ink supplied to the recording head 2. The porous member has the ability to hold the ink.
Die Dichte des porösen Elementes ist eingestellt, und der Wassersäulendruck des Aufzeichnungskopfes 2 wird so eingestellt, daß er geringer ist als der Atmosphärendruck, um das Lecken von Tinte zu vermeiden.The density of the porous member is adjusted, and the water column pressure of the recording head 2 is adjusted to be lower than the atmospheric pressure to prevent ink leakage.
Bei dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist ein Teil des Tintenabsorbers benachbart zum Verbindungsabschnitt 39 direkt der äußeren Atmosphäre ausgesetzt, wenn sich der Aufzeichnungskopf 2 und die Tintenpatrone 3 im voneinander gelösten Zustand befinden. In diesem Fall induziert der Tintenabsorber 37 Luft, während der verformte Tintenabsorber 37 in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, so daß der Teil des Tintenabsorbers 37 benachbart zum Verbindungsabschnitt 39 der Tintenpatrone 3 mit Luftblasen oder mit Blasen enthaltender Tinte 38 gefüllt werden kann, wenn derIn the ink jet recording head of the above-described embodiment, a part of the ink absorber adjacent to the connecting portion 39 is directly exposed to the external atmosphere when the recording head 2 and the ink cartridge 3 are in the detached state. In this case, the ink absorber 37 induces air while the deformed ink absorber 37 returns to its original shape, so that the part of the ink absorber 37 adjacent to the connecting portion 39 of the ink cartridge 3 can be filled with air bubbles or ink 38 containing bubbles when the
Aufzeichnungskopf 2 und die Tintenpatrone 3 voneinander gelöst sind.The recording head 2 and the ink cartridge 3 are separated from each other.
Wenn der Aufzeichnungskopf 2 mit der Patrone 3 wieder verbunden wird, bildet der Tintenabsorber 37 einen Luftbereich in dem Teil benachbart zum Tintenzuführabschnitt 39. Dieser Luftbereich verhindert, daß eine Tintenbahn E gebildet wird.When the recording head 2 is reconnected to the cartridge 3, the ink absorber 37 forms an air region in the part adjacent to the ink supply section 39. This air region prevents an ink path E from being formed.
Des weiteren kann die Luft im Tintenzuführabschnitt in den Tintenabsorber komprimiert werden, wenn der Tinteneinlaßabschnitt 40 des Aufzeichnungskopfes 2 in die Tintenpatrone 3 eingesetzt wird, wobei diese komprimierte Luft ebenfalls die Ausbildung der Tintenbahn E verhindert.Furthermore, when the ink inlet portion 40 of the recording head 2 is inserted into the ink cartridge 3, the air in the ink supply portion may be compressed into the ink absorber, and this compressed air also prevents the formation of the ink path E.
Unter diesen Bedingungen kann daher ein unerwünschter Aufzeichnungszustand erzeugt werden, was auf einen reduzierten Tintenfluß oder die unterbrochene Tintenbahn zurückzuführen ist.Therefore, under these conditions, an undesirable recording state may be generated due to a reduced ink flow or the interrupted ink path.
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, sind in diversen Dokumenten mechanische Vorrichtungen zum Steuern des Einströmens von Luft in die Tintenbahn vorgeschlagen worden, beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 5-238016. Dieses Dokument offenbart eine Faserhülse in einem vom Aufzeichnungskopf vorstehenden Teil. Ein inneres Ende der Hülse steht mit der Tintenkammer des Kopfes in Verbindung, während ein äußeres Ende derselben mit einem Tintenabsorber des Tintenspeichers in Kontakt tritt, wenn der Aufzeichnungskopf mit dem Tintenspeicher verbunden wird. Gemäß der vorstehend beschriebenen Konstruktion funktioniert die Hülse als Filter und verhindert, daß Luft in die Kammer des Aufzeichnungskopfes induziert wird.In order to solve the problems described above, mechanical devices for controlling the inflow of air into the ink path have been proposed in various documents, for example, in Japanese Patent Application Publication No. 5-238016. This document discloses a fiber sleeve in a portion protruding from the recording head. An inner end of the sleeve communicates with the ink chamber of the head, while an outer end thereof comes into contact with an ink absorber of the ink reservoir when the recording head is connected to the ink reservoir. According to the construction described above, the sleeve functions as a filter and prevents air from being induced into the chamber of the recording head.
Dieses Dokument enthält jedoch keinen Vorschlag in bezug auf die Lösung des Problems, daß Luft während der Durchführung der Trennung und Wiederverbindung des Aufzeichnungskopfes und der Tintenpatrone in die Tintenpatrone eindringt.However, this document does not contain any proposal regarding the solution of the problem that air enters the ink cartridge during the execution of the separation and reconnection of the recording head and the ink cartridge.
Des weiteren besteht der Gedanke der Anordnung eines Ventilmechanismus zum Schließen des Tintenauslasses, um das Einströmen von Luft in die Tintenbahn während der Trennung und Wiederverbindung zu verhindern. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Aufzeichnungseinheit ist jedoch ein Verfahren zur Herstellung einer mit einem derartigen Ventilmechanismus versehenen Aufzeichnungseinheit mit höheren Produktionskosten und mehr Teilen verbunden. Darüber hinaus ist das entstandene Produkt größer ausgebildet und weist ein schlechtes Betriebsverhalten auf. Hierdurch werden die Vorteile eines solchen beweglichen Typs einer Aufzeichnungseinheit reduziert.There is also a thought of arranging a valve mechanism for closing the ink outlet to prevent air from flowing into the ink path during separation and reconnection. However, compared with a conventional recording unit, a method for manufacturing a recording unit provided with such a valve mechanism involves higher production costs and more parts. In addition, the resulting product is larger in size and has poor performance. This reduces the advantages of such a movable type of recording unit.
Zusätzlich zu dem Problem, daß Luft während des Trennens und Wiederverbindens des Aufzeichnungskopfes und der Tintenpatrone leicht in die Tintenpatrone eindringen kann, sind bei einem solchen lösbaren Typ von Aufzeichnungseinheit auch noch die folgenden Punkte zu beachten:In addition to the problem that air can easily enter the ink cartridge during the separation and reconnection of the recording head and the ink cartridge, the following points must also be considered with such a detachable type of recording unit:
(i) Die Tinte leckt aus dem Tintenverbindungsabschnitt, wenn der Aufzeichnungskopf entfernt worden ist;(i) Ink leaks from the ink connection portion when the recording head is removed;
(ii) die geeignete Menge an zugeführter Tinte von der(ii) the appropriate amount of ink supplied from the
Tintenpatrone zum Aufzeichnungskopf spielt eine Rolle; undInk cartridge to recording head plays a role; and
(iii) der Wirkungsgrad in bezug auf den Verbrauch der in der Tintenpatrone gespeicherten Tinte muß beachtet werden.(iii) the efficiency in terms of consumption of the ink stored in the ink cartridge must be taken into account.
Die vorliegende Neuerung kann daher eine Vielzahl der vorstehend beschriebenen Probleme lösen, die bei einer lösbaren Aufzeichnungseinheit auftreten, bei der der Aufzeichnungskopf von der Tintenpatrone abgelöst oder mit dieser verbunden wird.The present invention can therefore solve a variety of the problems described above that occur in a detachable recording unit in which the recording head is detached from or connected to the ink cartridge.
Der vorliegenden Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tintenpatrone mit geringen Kosten und hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, bei der nach dem Trennen und Verbinden eines Aufzeichnungskopfes und einer Tintenpatrone das Lecken von Tinte verhindert und eine beständige Tintenzufuhr sichergestellt wird.The present invention aims to provide an ink cartridge with low cost and high reliability that prevents ink leakage and ensures a stable ink supply after a recording head and an ink cartridge are separated and connected.
Des weiteren soll neuerungsgemäß eine Tintenstrahlaufzeichnungseinheit geschaffen werden, die die vorstehend beschriebene Tintenpatrone aufweist.Furthermore, according to the invention, an ink jet recording unit is to be created which has the ink cartridge described above.
Ferner soll eine .TintenstrahlaufZeichnungsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden, bei der die vorstehend beschriebene Aufzeichnungseinheit mit Tintenpatrone Verwendung findet.Furthermore, an ink jet recording device is to be provided in which the above-described recording unit with ink cartridge is used.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Neuerung wird eine Tintenpatrone mit einem Tintenspeicherabschnitt mit einem porösen Element zum Speichern der Tinte und einem Tintenzuführabschnitt zum Zuführen von Tinte aus dem Tintenspeicherabschnitt zur Außenseite der Tintenpatrone zur Verfügung gestellt, die umfaßt:According to the first aspect of the present invention, there is provided an ink cartridge having an ink storage portion with a porous member for storing the ink and an ink supply portion for supplying ink from the ink storage portion to the outside of the ink cartridge, comprising:
ein Tinteninduzierelement, das zwischen dem Tintenspeicherabschnitt und dem Tintenzuführabschnitt angeordnetan ink inducing element disposed between the ink storage section and the ink supply section
und als Faserbündel ausgebildet ist, wobei jede Faser . parallel zur Tintenzuführrichtung angeordnet ist.and is formed as a fiber bundle, each fiber being arranged parallel to the ink supply direction.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Neuerung wird eine Tintenpatrone geschaffen, die ein poröses Element zum Speichern von Tinte aufweist, welche einem Aufzeichnungskopf durch einen Tinteneinlaßabschnitt des Aufzeichnungskopfes zugeführt werden soll, wobei die Tintenpatrone umfaßt: According to the second aspect of the present invention, there is provided an ink cartridge having a porous member for storing ink to be supplied to a recording head through an ink inlet portion of the recording head, the ink cartridge comprising:
ein Tinteninduzierelement mit einem ersten Endabschnitt, der in Druckkontakt mit dem Tinteneinlaßabschnitt gebracht wird, und einem zweiten Endabschnitt, der in Druckkontakt mit dem porösen Element gebracht wird, wobei das Tinteninduzierelement als Faserbündel ausgebildet ist, von dem jede Faser vom zweiten Endabschnitt zum ersten Endabschnitt gerichtet ist.an ink inducing member having a first end portion brought into pressure contact with the ink inlet portion and a second end portion brought into pressure contact with the porous member, the ink inducing member being formed as a fiber bundle of which each fiber is directed from the second end portion to the first end portion.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Neuerung wird eine Tintenpatrone geschaffen, die umfaßt:According to the third aspect of the present innovation, an ink cartridge is provided which comprises:
ein poröses Element zum Speichern von Tinte; und einen Tintenzuführabschnitt, der einen Auslaß besitzt, der zur Zuführung von Tinte zu einem Tintenstrahlkopf verwendet wird und in den ein Tinteneinlaßabschnitt des Tintenstrahlkopf es eingesetzt ist, wobei der Tintenzuführabschnitt eine Luftbahn aufweist, um das Entweichen von Luft, die vom Tintenzuführabschnitt in die Tintenpatrone eingeführt wird, zur Außenseite der Tintenpatrone zu ermöglichen, wenn der Tinteneinlaßabschnitt in den Tintenzuführabschnitt eingesetzt wird.a porous member for storing ink; and an ink supply portion having an outlet used for supplying ink to an ink jet head and into which an ink inlet portion of the ink jet head is inserted, the ink supply portion having an air path for allowing air introduced into the ink cartridge from the ink supply portion to escape to the outside of the ink cartridge when the ink inlet portion is inserted into the ink supply portion.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Neuerung wird eine TxntenstrahlaufZeichnungsvorrichtung zur Verfugung gestellt, an der eine Aufzeichnungseinheit, die einen Aufzeichnungskopf mit einer Vielzahl von AusstoßöffnungenAccording to the fourth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus, in which a recording unit having a recording head with a plurality of ejection openings
aufweist, und eine Tintenpatrone montiert sind, welche ein poröses Element zum Speichern von Tinte aufweist, wobei die Aufzeichnungseinheit einen Tinteneinlaßabschnitt zum Führen von Tinte aus der Tintenpatrone besitzt und die Tintenpatrone ein Tinteninduzierelement aufweist, von dem ein Ende mit dem Tinteneinlaßabschnitt und das andere Ende mit dem Tintenabsorber in Druckkontakt steht, und wobei das Tinteninduzierelement aus einem Faserbündel besteht und ein Schlitten zum lösbaren Montieren der Aufzeichnungseinheit vorgesehen ist.and an ink cartridge having a porous member for storing ink, wherein the recording unit has an ink inlet portion for leading ink from the ink cartridge, and the ink cartridge has an ink inducing member, one end of which is in pressure contact with the ink inlet portion and the other end with the ink absorber, and wherein the ink inducing member consists of a fiber bundle and a carriage is provided for detachably mounting the recording unit.
Gemäß dem fünften Aspekt der Neuerung wird eine TintenstrahlaufZeichnungsvorrichtung geschaffen, die eine TintenstrahlaufZeichnungseinheit aufweist, welche einen Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen von Tinte und eine Tintenpatrone zum Speichern von Tinte aufweist, wobei die Aufzeichnungseinheit eine Aufzeichnung durch Ausstoßen der Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium durchführt und wobei die Tintenpatrone einen Tintenabsorber zum Halten der Tinte besitzt sowie ein Tinteninduzierelement zwischen dem Tintenabsorber und einem Auslaß zum Zuführen der Tinte zur Außenseite angeordnet ist, wobei die Kapillarkraft des Tinteninduzierelementes höher ist als die des Tintenabsorbers und der Druckverlust des Tinteninduzierelementes bei 20 mmAq oder darunter liegt.According to the fifth aspect of the invention, there is provided an ink jet recording apparatus comprising an ink jet recording unit having a recording head for ejecting ink and an ink cartridge for storing ink, the recording unit performing recording by ejecting ink onto a recording medium, the ink cartridge having an ink absorber for holding ink and an ink inducing member disposed between the ink absorber and an outlet for supplying ink to the outside, the capillary force of the ink inducing member being higher than that of the ink absorber and the pressure loss of the ink inducing member being 20 mmAq or less.
Gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Neuerung wird eine Tintenstrahlauf&zgr;eichnungsvorrichtung geschaffen, bei der eine Aufzeichnungseinheit Verwendung findet, die einen Aufzeichnungskopf zum Aufzeichnen durch Ausstoßen von Tinte und eine Tintenpatrone zur Zuführung von Tinte zum Aufzeichnungskopf aufweist, wobei der Aufzeichnungskopf und die Tintenpatrone lösbar miteinander verbunden sind, der Aufzeichnungskopf ein Tinteninduzierelement besitzt,According to the sixth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus using a recording unit having a recording head for recording by ejecting ink and an ink cartridge for supplying ink to the recording head, the recording head and the ink cartridge being detachably connected to each other, the recording head having an ink inducing element,
das in Druckkontakt mit der Tintenpatrone steht und zur Aufnahme der zugeführten Tinte dient, und wobei die Tintenpatrone einen Tintenabsorber zum Speichern der dem Aufzeichnungskopf zuzuführenden Tinte, einen Tintenzuführab-. schnitt, in den ein Tinteneinlaß des Aufzeichnungskopfes eingesetzt ist und der einen am vorderen Ende der Tintenpatrone ausgebildeten Auslaß aufweist, um eine Tintenbahn auszubilden, die den Tinteneinlaß mit dem Tintenabsorber verbindet, ein Tinteninduzierelement, von dem ein Ende in Druckkontakt mit dem in den Tintenzuführabschnitt eingesetzten Tinteneinlaß und ein anderes Ende in Druckkontakt mit dem Tintenabsorber steht, und eine Luftzuführbahn aufweist, die zwischen dem Tinteninduzierelement und einer Wand des Tintenzuführabschnittes angeordnet ist und dazu dient, Luft, die in die Tintenpatrone vom Tintenzuführabschnitt eingeführt wird, zur Außenseite der Tintenpatrone entweichen zu lassen, wenn der Tinteneinlaßabschnitt in den Tintenzuführabschnitt eingesetzt wird.which is in pressure contact with the ink cartridge and serves to receive the supplied ink, and wherein the ink cartridge comprises an ink absorber for storing the ink to be supplied to the recording head, an ink supply section into which an ink inlet of the recording head is inserted and which has an outlet formed at the front end of the ink cartridge to form an ink path connecting the ink inlet to the ink absorber, an ink inducing member having one end in pressure contact with the ink inlet inserted into the ink supply section and another end in pressure contact with the ink absorber, and an air supply path arranged between the ink inducing member and a wall of the ink supply section and serving to allow air introduced into the ink cartridge from the ink supply section to escape to the outside of the ink cartridge when the ink inlet section is inserted into the ink supply section.
Gemäß dem siebenten Aspekt der vorliegenden Neuerung wird eine TintenstrahlaufZeichnungseinheit geschaffen, die einen Aufzeichnungskopf mit einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen zum Ausstoßen von Tinte und eine Tintenpatrone mit einem porösen Element zum Halten von Tinte, die dem Aufzeichnungskopf zugeführt werden soll, aufweist, wobei der Aufzeichnungskopf einen Tinteneinlaß zur Zuführung von Tinte von der Tintenpatrone besitzt und die Tintenpatrone ein Tinteninduzierelement aufweist, von dem ein Ende in Druckkontakt mit dem Tinteneinlaß steht und ein anderes Ende in Druckkontakt mit dem Tintenabsorber steht, wobei dieses Tinteninduzierelement aus einem Faserbündel besteht, bei dem jede Faser vom porösen Element zum Tinteneinlaßabschnitt gerichtet ist.According to the seventh aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording unit comprising a recording head having a plurality of ejection openings for ejecting ink and an ink cartridge having a porous member for holding ink to be supplied to the recording head, the recording head having an ink inlet for supplying ink from the ink cartridge, and the ink cartridge having an ink inducing member having one end in pressure contact with the ink inlet and another end in pressure contact with the ink absorber, the ink inducing member being composed of a fiber bundle in which each fiber is directed from the porous member to the ink inlet portion.
Gemäß dem achten Aspekt der vorliegenden Neuerung wird eine Tintenstrahleinheit geschaffen, bei der ein Tintenstrahlkopf zum Ausstoßen von Tinte und eine Tintenpatrone zum Speichern von Tinte, die dem Tintenstrahlkopf zugeführt werden soll, lösbar miteinander verbunden sind, wobei According to the eighth aspect of the present invention, an ink jet unit is provided in which an ink jet head for ejecting ink and an ink cartridge for storing ink to be supplied to the ink jet head are detachably connected to each other, wherein
die Tintenpatrone einen Tintenabsorber zum Halten von gespeicherter Tinte und ein Tinteninduzierelement aufweist, das zwischen dem Tintenabsorber und einem Auslaß zur Zuführung von Tinte zur Außenseite angeordnet ist, wobei die Kapillarkraft des Tinteninduzierelementes höher ist als die des Tintenabsorbers und der Druckverlust des Tinteninduzierelementes 20 mmAq oder weniger beträgt und wobei ein Tinteneinlaß des Tintenstrahlkopfes mit dem Tinteninduzierelement in Berührung steht.the ink cartridge comprises an ink absorber for holding stored ink and an ink inducing element disposed between the ink absorber and an outlet for supplying ink to the outside, wherein the capillary force of the ink inducing element is higher than that of the ink absorber and the pressure loss of the ink inducing element is 20 mmAq or less, and wherein an ink inlet of the ink jet head is in contact with the ink inducing element.
Gemäß dem neunten Aspekt der vorliegenden Neuerung wird eine Aufzeichnungseinheit geschaffen, bei der ein Aufzeichnungskopf zum Aufzeichnen durch Ausstoßen von Tinte und eine Tintenpatrone zum Zuführen von Tinte zum Aufzeichnungskopf lösbar miteinander verbunden sind, wobei der Aufzeichnungskopf einen Tinteninduzierabschnitt aufweist, der mit der Tintenpatrone in Berührung steht und dazu dient, die zugeführte Tinte aufzunehmen, wobei ein Ende des Tinteninduzierelementes mit dem in den Tintenzuführabschnitt eingesetzten Tinteneinlaß in Berührung steht und ein anderes Ende des Tinteninduzierelementes mit dem Tintenabsorber in Druckkontakt steht und wobei die Tintenpatrone einen Tintenabsorber zum Speichern der dem Aufzeichnungskopf zuzuführenden Tinte und einen Tintenzuführabschnitt besitzt, in den ein Tinteneinlaß des Aufzeichnungskopfes eingesetzt ist und der einen Auslaß aufweist, der an einem vorderen Ende der Tintenpatrone ausgebildet ist, um eine Tintenzuführbahn, die das Tintenindu-According to the ninth aspect of the present invention, there is provided a recording unit in which a recording head for recording by ejecting ink and an ink cartridge for supplying ink to the recording head are detachably connected to each other, the recording head having an ink inducing portion which is in contact with the ink cartridge and serves to receive the supplied ink, one end of the ink inducing element is in contact with the ink inlet inserted into the ink supply portion and another end of the ink inducing element is in pressure contact with the ink absorber, and the ink cartridge having an ink absorber for storing the ink to be supplied to the recording head and an ink supply portion into which an ink inlet of the recording head is inserted and which has an outlet formed at a front end of the ink cartridge to form an ink supply path which the ink inducing
zierelement mit dem Tintenabsorber verbindet, und eine
Luftbahn zu bilden, um Luft zur Außenseite entweichen zu lassen, wobei diese Luftbahn zwischen dem Tinteninduzierelement
und einer Wand des Tintenzuführabschnittes angeordnet ist, wenn der Aufzeichnungskopf mit der Tintenpatrone
verbunden ist.decorative element with the ink absorber, and a
to form an air path for allowing air to escape to the outside, said air path being arranged between the ink inducing element and a wall of the ink supply section when the recording head is connected to the ink cartridge.
Die Neuerung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:The innovation is described in detail below using examples of implementation in conjunction with the drawing. Shown are:
Figurfigure
Figur 2A Figur 2B Figur 3AFigure 2A Figure 2B Figure 3A
Figur 3B eine perspektivische Ansicht einer Tintenstrahlaufzeichnungseinheit des Standes der Technik;Figure 3B is a perspective view of an ink jet recording unit of the prior art;
einen Querschnitt durch eine herkömmliche Tintenstrahlauf Zeichnungseinheit, wobei ein Aufzeichnungskopf mit einer Tintenpatrone verbunden ist;a cross-section through a conventional inkjet recording unit, wherein a recording head is connected to an ink cartridge;
einen Querschnitt durch eine herkömmliche Tintenstrahlauf Zeichnungseinheit, wobei ein Aufzeichnungskopf von einer Tintenpatrone entfernt ist;a cross-section through a conventional ink jet recording unit , with a recording head removed from an ink cartridge;
einen Querschnitt durch eine Tintenstrahlauf Zeichnungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Neuerung, wobei ein Aufzeichnungskopf von einer Tintenpatrone entfernt ist;a cross-section through an ink jet recording unit according to the first embodiment of the present innovation, wherein a recording head is removed from an ink cartridge;
einen Querschnitt durch eine Tintenstrahlauf Zeichnungseinheit gemäß der ersten Aus führungs form der vorliegendena cross section through an inkjet drawing unit according to the first embodiment of the present
1515
Neuerung, wobei der Aufzeichnungskopf von der Tintenpatrone entfernt ist;Innovation in which the recording head is removed from the ink cartridge;
Figur &eeacgr; eine perspektivische Ansicht eines Tinteninduzierelementes gemäß der vorlieFigure &eeacgr; a perspective view of an ink inducing element according to the present
genden Neuerung;ing innovation;
Figur 5 eine stark vergrößerte Schnittansicht eines Verbindungsabschnittes des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes und derFigure 5 is a greatly enlarged sectional view of a connecting portion of the ink jet recording head and the
Tintenpatrone gemäß der ersten Ausführungsform der Neuerung;Ink cartridge according to the first embodiment of the innovation;
Figur 6 eine Detailansicht des Tinteninduzierelementes der Figur *7;Figure 6 is a detailed view of the ink inducing element of Figure *7;
die Figurenthe figures
7A-7D schematische Darstellungen einer modifizierten Ausführungsform des Tinteninduzierelementes gemäß der vorliegenden7A-7D are schematic representations of a modified embodiment of the ink inducing element according to the present
Neuerung;Innovation;
Figur 8A einen Querschnitt durch eine TintenstrahlaufZeichnungseinheit mit einem Ventilmechanismus,"wobei ein AufzeichFigure 8A shows a cross section through an inkjet recording unit with a valve mechanism,"wherein a recording
nungskopf mit einer Tintenpatrone verbunden ist;voltage head is connected to an ink cartridge;
Figur 8B einen Querschnitt durch eine Tinten-Strahlaufzeichnungseinheit mit einemFigure 8B shows a cross section through an ink jet recording unit with a
Ventilmechanismus, wobei der Aufzeichnungskopf von der Tintenpatrone entfernt ist;Valve mechanism with the recording head removed from the ink cartridge ;
Figur 9A einen Querschnitt durch die Tintenstrahlauf Zeichnungseinheit mit dem Ventilmechanismus der Figuren 8A-8B, wobei der Aufzeichnungskopf mit der Tintenpatrone verbunden ist;Figure 9A is a cross-sectional view of the ink jet recording unit with the valve mechanism of Figures 8A-8B, with the recording head connected to the ink cartridge;
Figur 9B einen Schaltplan zum Erläutern des Strömungswiderstandes, der bei der in Figur 9A gezeigten Aufzeichnungseinheit mit Ventilmechanismus auftritt;Figure 9B is a circuit diagram for explaining the flow resistance occurring in the recording unit with valve mechanism shown in Figure 9A;
Figur 1OA ein Diagramm zum Erläutern des Strömungswiderstandes, der bei der in den Figuren 9A und 9B gezeigten Tinten-Strahlaufzeichnungseinheit mit dem VenFigure 1OA is a diagram for explaining the flow resistance of the ink jet recording unit shown in Figures 9A and 9B with the valve
tilmechanismus auftritt;valve mechanism occurs;
Figur 1OB ein Diagramm zum Erläutern des Strömungswiderstandes, der bei der Tinten-Strahlaufzeichnungseinheit auftritt,Figure 10B is a diagram for explaining the flow resistance occurring in the ink jet recording unit,
die das Tinteninduzierelement gemäß der vorliegenden Neuerung besitzt;which has the ink inducing element according to the present innovation;
Figur llA eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Fähigkeit der Zuführung vonFigure llA is a graphical representation to explain the ability of supplying
Tinte der Tintenstrahlaufzeichnungseinheit, die mit dem Ventilmechanismus zu sehen ist;Ink of the inkjet recording unit, which can be seen with the valve mechanism;
Figur HB eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Fähigkeit der Zuführung von Tinte der Tintenstrahlaufzeichnungseinheit, die das Tinteninduzierelement gemäß der vorliegenden Neuerung aufweist;Figure HB is a graph for explaining the ink supply capability of the ink jet recording unit having the ink inducing element according to the present invention;
Figur 12 einen Querschnitt durch eine Tintenstrahlaufzeichnungseinheit gemäß der vorliegenden Neuerung, wobei ein Aufzeichnungskopf von einer TintenpatroneFigure 12 shows a cross section through an ink jet recording unit according to the present invention, wherein a recording head is connected to an ink cartridge
getrennt ist;is separated;
Figur 13A einen Querschnitt durch eine Tinten-Figure 13A shows a cross section through an ink
Strahlaufzeichnungseinheit, bei der ein Filter anstelle des Tinteninduzierele-Jet recording unit in which a filter is used instead of the ink inducing element.
mentes Verwendung findet und wobei der Aufzeichnungskopf mit der Tintenpatrone verbunden ist;ment and wherein the recording head is connected to the ink cartridge;
Figur 13B einen Querschnitt durch eine Tinten-Figure 13B shows a cross section through an ink
strahlaufZeichnungseinheit, bei der ein Filter anstelte des Tinteninduzierelementes Verwendung findet und bei der der Aufzeichnungskopf von der Tintenpatrone entfernt ist;jet recording unit in which a filter is used instead of the ink inducing element and in which the recording head is removed from the ink cartridge;
Figur 14A einen Querschnitt durch eine TintenstrahlaufZeichnungseinheit gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Neuerung, wobei der AufzeichnungsFigure 14A shows a cross section through an ink jet recording unit according to the third embodiment of the present invention, wherein the recording
kopf von der Tintenpatrone entfernt ist;head is removed from the ink cartridge;
Figur 14B einen Querschnitt durch die Tinten-Strahlaufzeichnungseinheit, wobei derFigure 14B is a cross-section through the ink jet recording unit, where the
Aufzeichnungskopf mit der Tintenpatrone verbunden ist;Recording head is connected to the ink cartridge;
• · * · ff · 9 «ff·· #• · * · ff · 9 «ff·· #
Figur 14C eine Teilansicht in einer Richtung entlang Linie C-C in Figur 14B;Figure 14C is a partial view taken in a direction along line C-C in Figure 14B;
Figur 15 eine perspektivische Ansicht eines Tinteninduzierelementes gemäß der viertenFigure 15 is a perspective view of an ink inducing element according to the fourth
Ausführungsform der vorliegenden Neuerung ;Embodiment of the present innovation ;
Figur 16 einen Querschnitt durch eine Tinten-Strahlaufzeichnungseinheit, bei der einFigure 16 shows a cross section through an ink jet recording unit, in which a
Filter anstelle des Tinteninduzierelementes Verwendung findet und der Aufzeichnungskopf
mit der Tintenpatrone verbunden ist;
15filter is used instead of the ink inducing element and the recording head is connected to the ink cartridge;
15
Figur 17A einen Querschnitt durch eine Tinten-Figure 17A shows a cross section through an ink
strahlaufZeichnungseinheit, bei der ein Filter anstelle des Tinteninduzierelementes Verwendung findet und der Aufzeichnungskopf von der Tintenpatronejet recording unit in which a filter is used instead of the ink inducing element and the recording head is separated from the ink cartridge
entfernt ist;is removed;
Figur 17B einen Querschnitt durch eine TintenstrahlaufZeichnungseinheit gemäß der vorliegenden Neuerung, wobei der AufFigure 17B shows a cross section through an ink jet recording unit according to the present invention, wherein the
zeichnungskopf in der Phase der Verbindung mit der Tintenpatrone dargestellt ist;drawing head in the phase of connection with the ink cartridge is shown ;
Figur 17C einen Querschnitt durch eine Tinten-Figure 17C shows a cross section through an ink
strahlaufzeichnungseinheit gemäß der vorliegenden Neuerung, wobei der Aufzeichnungskopf mit der Tintenpatrone verbunden ist;jet recording unit according to the present invention, wherein the recording head is connected to the ink cartridge;
Figur 18A Figur 18BFigure 18A Figure 18B
eine Vorderansicht der Tintenpatrone zur Tintenstrahlaufzeichnung in einer Packung gemäß der vorliegenden Neuerung; a front view of the ink cartridge for inkjet recording in a package according to the present innovation;
eine Seitenansicht der Tintenpatrone für die Tintenstrahlaufzeichnung in einer Packung gemäß der vorliegenden Neuerung;a side view of the ink cartridge for inkjet recording in a package according to the present innovation;
Figur 18C eine Seitenansicht der TintenpatroneFigure 18C a side view of the ink cartridge
zur Tintenstrahlaufzeichnung gemäß der vorliegenden Neuerung;for ink-jet recording according to the present innovation;
Figur 19AFigure 19A
eine Seitenansicht der Tintenpatrone zur Tintenstrahlaufzeichnung gemäß der vorliegenden Neuerung, wobei ein Zustand zum Zeitpunkt der Plazierung der Tintenpatrone in einer Atmosphäre bei hoher Temperatur dargestellt ist;a side view of the ink cartridge for ink jet recording according to the present invention, showing a state at the time of placing the ink cartridge in a high temperature atmosphere;
Figur 19B einen Zustand, bei dem die Tintenpatrone in der Atmosphäre bei hoher Temperatur gehalten wird;Figure 19B shows a state where the ink cartridge is kept in the atmosphere at high temperature;
Figur 19C einen Zustand zu dem Zeitpunkt, an dem die Tintenpatrone nach dem Zustand der Figur 19B in einer Atmosphäre auf Raumtemperatur gehalten wird;Figure 19C shows a state at the time when the ink cartridge is kept in an atmosphere at room temperature after the state of Figure 19B;
Figur 19D einen Zustand, bei dem das Versiegelungsband nach dem Zustand der FigurFigure 19D shows a state in which the sealing tape is removed after the state of Figure
2OC von der Tintenpatrone abgenommen
wird;2OC removed from the ink cartridge
becomes;
Figur 2OA eine Seitenansicht der Tintenpatrone
zur Tintenstrahlaufzeichnung gemäß der vorliegenden Neuerung, wobei ein Zustand
zu dem Zeitpunkt gezeigt wird, an dem die Tintenpatrone in einer Atmosphäre
auf einer hohen Temperatur angeordnet wird;Figure 2OA a side view of the ink cartridge
for ink jet recording according to the present invention, wherein a state
at the time when the ink cartridge is placed in an atmosphere
is placed at a high temperature;
Figur 2OB einen Zustand, in dem die Tintenpatrone in der Atmosphäre auf hoher Temperatur
gehalten wird;
15Figure 20B shows a state in which the ink cartridge is kept at a high temperature in the atmosphere;
15
Figur 2OC einen Zustand zu dem Zeitpunkt, an dem die Tintenpatrone nach dem Zustand der
Figur 2OB in einer Atmosphäre auf Raumtemperatur angeordnet wird;
20Figure 20C shows a state at the time when the ink cartridge is placed in an atmosphere at room temperature after the state of Figure 20B;
20
Figur 2OD einen Zustand, bei dem das Siegelband
nach dem Zustand der Figur 2OC von der Tintenpatrone abgenommen wird;Figure 2OD a state in which the sealing tape
is removed from the ink cartridge according to the state of Figure 2OC;
Figur 2IA eine Draufsicht auf eine TintenpatroneFigure 2IA a top view of an ink cartridge
zur Tintenstrahlaufzeichnung gemäß der vorliegenden Neuerung;for inkjet recording in accordance with the present innovation;
Figur 2IB eine Seitenansicht einer Tintenpatrone zur Tintenstrahlaufzeichnung gemäß derFigure 2IB is a side view of an ink cartridge for inkjet recording according to the
vorliegenden Neuerung;present innovation;
Figur 2IC eine Vorderansicht (d.h. Tintenauslaßseite) einer Tintenpatrone zur Tinten-Figure 2IC is a front view (i.e. ink outlet side) of an ink cartridge for ink
Strahlaufzeichnung gemäß der vorliegenden Neuerung;Beam recording according to the present innovation;
Figur 2ID eine Rückansicht (d.h. Luftöffnungsseite) einer Tintenpatrone zur TintenFigure 2ID is a rear view (i.e. air opening side) of an ink cartridge for ink
strahlaufzeichnung gemäß der vorliegenden Neuerung;beam recording according to the present innovation;
Figur 22A einen Schnitt entlang Linie A-A in Figur 2IA;Figure 22A is a section along line A-A in Figure 2IA;
Figur 22B einen Schnitt entlang Linie B-B in Figur 2IB;Figure 22B is a section along line B-B in Figure 2IB;
Figur 22C einen Schnitt entlang Linie C-C in Figur 2 IC;Figure 22C is a section along line C-C in Figure 2 IC;
Figur 22D einen Schnitt entlang Linie D-D in Figur 2ID;
20Figure 22D is a section along line DD in Figure 2ID;
20
Figur 23 eine stark vergrößerte Ansicht des Tinteninduzierelementes gemäß der vorliegenden Neuerung;Figure 23 is a greatly enlarged view of the ink inducing element according to the present invention;
Figur 24 einen Querschnitt durch eine Tinten-Figure 24 shows a cross section through an ink
strahlaufzeichnungseinheit gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Neuerung;beam recording unit according to the sixth embodiment of the present innovation;
Figur 25 eine stark vergrößerte SchnittansichtFigure 25 is a greatly enlarged sectional view
eines Verbindungsabschnxttes des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes und der Tintenpatrone gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Neuerung;a connecting portion of the ink jet recording head and the ink cartridge according to the sixth embodiment of the present invention;
Figur 26 eine perspektivische Ansicht einesFigure 26 is a perspective view of a
Farbtintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Neuerung; 5Color ink jet recording head according to the present innovation; 5
Figur 27 eine perspektivische Ansicht des Farbtintenstrahlaufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Neuerung;Figure 27 is a perspective view of the color ink jet recording head according to the present invention;
Figur 28 eine perspektivische Ansicht eines Tin-Figure 28 is a perspective view of a tin-
tenstrahldruckmechanismus gemäß der vorliegenden Neuerung; undjet printing mechanism according to the present innovation; and
Figur 29 eine perspektivische Ansicht eines PC gemäß der vorliegenden Neuerung.Figure 29 is a perspective view of a PC according to the present innovation.
Die vorliegende Neuerung wird nachfolgend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die diverse bevorzugte Ausführungsformen der Neuerung zeigen, im einzelnen beschrieben. The present innovation is described in detail below in conjunction with the attached drawings, which show various preferred embodiments of the innovation.
<Ausführungsform 1><Embodiment 1>
Die Figuren 3A und 3B zeigen Querschnittansichten einer TxntenstrahlaufZeichnungseinheit 4, bei der es sich um eine erste Ausführungsform der vorliegenden Neuerung handelt. Die Aufzeichnungseinheit 4 besteht aus zwei Teilen, nämlich einem Aufzeichnungskopf 2 und einer Tintenpatrone 3, die in einfacher Weise miteinander verbunden werden können, wie in Figur 3B gezeigt, und die ebenfalls in einfacher Weise voneinander getrennt werden können, wie in Figur 3A gezeigt.Figures 3A and 3B show cross-sectional views of an ink jet recording unit 4 which is a first embodiment of the present invention. The recording unit 4 consists of two parts, namely a recording head 2 and an ink cartridge 3, which can be easily connected to each other as shown in Figure 3B and which can also be easily separated from each other as shown in Figure 3A.
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf 2 besitzt ein Filter 43 an einem Ende eines Tinteneinlaßabschnittes 45, der als Verbindungsabschnitt mit der Tintenpatrone 3 wirkt. Das Filter 43 besitzt eine Vielzahl von Poren, die eine konstante Porengröße aufweisen, und dient zum Einfangen von Schmutzpartikeln in einem Tintenstrom, wenn der Aufzeichnungskopf mit der Tintenpatrone 3 verbunden ist. Die Porengröße des Filters 43 liegt in dem nachfolgend definierten Bereich. Die obere Grenze der wirksamen Porengröße wird als maximal wirksamer Durchmesser der Pore, um das Einströmen der Schmutzpartikel in die Aufzeichnungsköpfe zu verhindern, definiert, was von der Größe der Düsen abhängig ist, die am anderen Ende des Flüssigkeitskanales im Aufzeichnungskopf 2 ausgebildet sind. Andererseits hängt die untere Grenze der wirksamen Porengröße vom Druckverlust des Filters 43 bei maximalem Tintendurchsatz ab und wird als minimal wirksamer Durchmesser der Pore, der nicht ausreicht, um einen Druckvorgang mit Tinte negativ zu beeinflussen, definiert. Der Druckverlust hängt vom Durchmesser des Flüssigkeitskanales (d.h. einer Tintenbahn) im Tinteneinlaßabschnitt 45 ab, wo das Filter 43 angeordnet ist, so daß nach den Versuchen der Erfinder es vorzuziehen ist, den wirksamen Durchmesser der leeren Pore des Filters in einem Bereich von 5-20 &mgr;&idiagr;&eegr; festzulegen.The ink jet recording head 2 has a filter 43 at one end of an ink inlet portion 45 which functions as a connecting portion with the ink cartridge 3. The filter 43 has a plurality of pores having a constant pore size and serves to trap dirt particles in an ink flow when the recording head is connected to the ink cartridge 3. The pore size of the filter 43 is in the range defined below. The upper limit of the effective pore size is defined as the maximum effective diameter of the pore for preventing the dirt particles from flowing into the recording heads, which depends on the size of the nozzles formed at the other end of the liquid passage in the recording head 2. On the other hand, the lower limit of the effective pore size depends on the pressure loss of the filter 43 at the maximum ink flow rate and is defined as the minimum effective diameter of the pore which is insufficient to adversely affect an ink printing operation. The pressure loss depends on the diameter of the liquid channel (i.e., an ink path) in the ink inlet section 45 where the filter 43 is arranged, so that according to the experiments of the inventors, it is preferable to set the effective diameter of the empty pore of the filter in a range of 5-20 μm.
Die Tintenpatrone 3 hat ein poröses Element (einen Tintenabsorber) 37 als Tintenspeicher zum Speichern von Tinte und ein Tinteninduzierelement 47, das aus Faserelementen besteht. Das Bezugszeichen 48 bezeichnet eine Luftverbindungsöffnung zum Verbinden des Innenraumes der Tintenpatrone mit atmosphärischer Luft, und das Bezugszeichen bezeichnet einen Tintenzuführabschnitt zur Verbindung mit einem Tinteneinlaßabschnitt 45 des Aufzeichnungskopfes 2.The ink cartridge 3 has a porous member (ink absorber) 37 as an ink reservoir for storing ink and an ink inducing member 47 made of fiber members. Reference numeral 48 denotes an air communication port for communicating the interior of the ink cartridge with atmospheric air, and reference numeral 49 denotes an ink supply portion for communicating with an ink inlet portion 45 of the recording head 2.
Das Tinteninduzierelement kann zum Induzieren von Tinte in einer Richtung in einer Vorrichtung verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform ist das Tinteninduzierelement in geeigneter Weise in der Tintenpatrone angeordnet, so daß Tinte vom Tintenabsorber zum Tintenzuführabschnitt induziert wird. Bei dieser Ausführungsform ist das poröse Element 37 ein Tintenabsorber, beispielsweise ein Schwamm, der im Tintenspeicherabschnitt der Patrone zusammengepreßt ist.The ink inducing member can be used for inducing ink in one direction in a device. In this embodiment, the ink inducing member is suitably disposed in the ink cartridge so that ink is induced from the ink absorber to the ink supply portion. In this embodiment, the porous member 37 is an ink absorber, such as a sponge, compressed in the ink storage portion of the cartridge.
Gemäß den Figuren wird das Tinteninduzierelement 47 vom Lagerabschnitt 41 der Patrone gehalten, und eine Innenseite des Tinteninduzierelementes 47 ist so gegen den Tintenabsorber 37 gepreßt, daß dieser verformt wird. Durch eine derartige Verformung des Tintenabsorbers 37 wird eine höhere Kapillarwirkung am Kontaktpunkt erreicht, wodurch die Tinte in der Nachbarschaft des Tinteninduzierelementes zentriert wird.As shown in the figures, the ink inducing member 47 is supported by the cartridge support portion 41, and an inner surface of the ink inducing member 47 is pressed against the ink absorber 37 to deform it. By deforming the ink absorber 37 in this way, a higher capillary action is achieved at the contact point, thereby centering the ink in the vicinity of the ink inducing member.
Luft kann daher nicht in das Tinteninduzierelement 47 eindringen, weil das Tinteninduzierelement in der Lage ist, eine konstante Tintenzufuhr vom Tintenabsorber aufrechtzuerhalten, wann immer der Aufzeichnungskopf von der Tintenpatrone gelöst wird. Es kann ferner auch ein Meniskus auf einer Fläche des Tinteninduzierelementes gebildet werden, die zum Tinteneinlaßabschnitt 45 des Aufzeichnungskopfes weist.Therefore, air cannot enter the ink inducing member 47 because the ink inducing member is capable of maintaining a constant supply of ink from the ink absorber whenever the recording head is detached from the ink cartridge. Furthermore, a meniscus can also be formed on a surface of the ink inducing member facing the ink inlet portion 45 of the recording head.
Der Wirkungsgrad in bezug auf die Nutzung der in der Tintenpatrone gespeicherten Tinte kann verbessert werden, indem der Fluß der Tinte in das Tinteninduzierelement verbessert und ohne Unterbrechung aufrechterhalten wird, wenn eine Tintenbahn geformt wird, indem der Tintenstrahlaufzeichnungskopf 2 an der Tintenpatrone 3 befestigt wird.The efficiency of using the ink stored in the ink cartridge can be improved by improving the flow of the ink into the ink inducing element and maintaining it without interruption when an ink path is formed by attaching the ink jet recording head 2 to the ink cartridge 3.
r\C * r\C *
Wenn der Tintenabsorber 37 in der Tintenpatrone 3 komnpriraiert wird, wie dies bei der vorliegenden Ausführungsform der Fall ist, setzt das Tinteninduzierelement 47 den Tintenabsorber 37 so unter Druck, daß der komprimierte Abschnitt sowie dessen Nachbarschaft des Tintenabsorbers 37 verspannt wird. Die Tinte kann somit in der Nachbarschaft des Tinteninduzierelementes 47 zentriert werden.When the ink absorber 37 in the ink cartridge 3 is compressed as in the present embodiment, the ink inducing member 47 pressurizes the ink absorber 37 so that the compressed portion and the vicinity of the ink absorber 37 are strained. The ink can thus be centered in the vicinity of the ink inducing member 47.
Wenn eine niedrige Komprimierbarkeit oder ein niedriger Elastizitätsmodul des Tintenabsorbers in der Tintenpatrone Anwendung findet, wird das Tinteninduzierelement vorzugsweise unter Druck in den Tintenabsorber eingesetzt, um eine Verformung zu erreichen, die groß genug ist, um die Tinte im verformten Abschnitt zu konzentrieren.When a low compressibility or a low elastic modulus of the ink absorber is used in the ink cartridge, the ink inducing element is preferably inserted into the ink absorber under pressure to achieve a deformation large enough to concentrate the ink in the deformed portion.
Bei dieser Ausführungsform bedeutet der Begriff "Einsetzen unter Druck", daß das Tinteninduzierelement durch Aufbringen einer Kraft, die größer ist als die der normalerweise verwendeten Kompressionskraft, in den Tintenabsorber eingesetzt wird.In this embodiment, the term "pressurized insertion" means that the ink inducing element is inserted into the ink absorber by applying a force greater than the compression force normally used.
Allgemein gesagt werden die Tintenausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfes der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung auf einem geeigneten Wassersäulendruck gehalten, der niedriger ist als der Atmosphärendruck, um zu verhindern, daß die Druckgualität durch eine geringe Tintenzufuhr zu den Tintenausstoßöffnungen (d.h. Düsen) und durch ein Lecken von Tinte hiervon verschlechtert wird. Es ist erforderlich, den Druck der Tinte im Aufzeichnungskopf 2 auf einem geringeren Druck als Atmosphärendruck zu halten (üblicherweise in einem Bereich von - 150 mm Wassersäule bis 0 mm Wassersäule, vorzugsweise in einem Bereich von 100 mm Wassersäule bis - 30 mm Wassersäule gegenüberGenerally speaking, the ink ejection openings of the recording head of the ink jet recording apparatus are maintained at an appropriate water column pressure lower than atmospheric pressure in order to prevent the printing quality from being deteriorated by a low ink supply to the ink ejection openings (i.e. nozzles) and by ink leakage therefrom. It is necessary to maintain the pressure of the ink in the recording head 2 at a pressure lower than atmospheric pressure (usually in a range of -150 mm water column to 0 mm water column, preferably in a range of 100 mm water column to -30 mm water column compared to
Ätmosphärendruck). Bei dieser Ausführungsform wird das poröse Element 37 auf einem Druck in einem Bereich von 40 mm - 60 mm Wassersäule gehalten, um den Zustand der Tinte so zu regulieren, daß ein negativer Druck auftritt. 5Atmospheric pressure). In this embodiment, the porous member 37 is maintained at a pressure in a range of 40 mm - 60 mm water column to regulate the state of the ink so that a negative pressure occurs. 5
Der Tintenstrahlaufzeichnungskopf 2 wird mit Hilfe eines Paares von Verbindungseinrichtungen 34 lösbar mit der Tintenpatrone 3 fixiert. Die Verbindungseinrichtungen 34 stehen von einem Ende der Tintenpatrone 3 vor und bilden parallele VorSprünge, die in Ausnehmungen {nicht gezeigt) der Tintenstrahlauf&zgr;exchnungsvorrichtung eingreifen. Ein Filter 43 des Tintenstrahlaufzexchnungskopfes 2 wird auf das Tinteninduzierelement 47 der Tintenpatrone 3 gepreßt, indem vorgegebene Druckkräfte aufgebracht werden.The ink jet recording head 2 is detachably fixed to the ink cartridge 3 by means of a pair of connectors 34. The connectors 34 project from one end of the ink cartridge 3 and form parallel projections which engage in recesses (not shown) of the ink jet recording device. A filter 43 of the ink jet recording head 2 is pressed onto the ink inducing element 47 of the ink cartridge 3 by applying predetermined pressing forces.
Die Druckkräfte hängen von der Länge des vorstehenden Teiles des Tinteneinlaßabschnittes 45 des Aufzeichnungskopfes 2 und der Tiefe des Zuführabschnittes ab, der durch den Abstand von einer Außenfläche der Tintenpatrone 3 bis zu einer Kontaktfläche des Tinteninduzierelementes 47, die mit einem Ende des Tinteneinlaßabschnittes 45 des Aufzeichnungskopfes 2 in Kontakt gebracht wird, definiert wird.The pressing forces depend on the length of the protruding part of the ink inlet section 45 of the recording head 2 and the depth of the supply section, which is defined by the distance from an outer surface of the ink cartridge 3 to a contact surface of the ink inducing element 47 which is brought into contact with one end of the ink inlet section 45 of the recording head 2.
Die Verbindung bildet daher eine Tintenbahn 36 zur Zuführung von Tinte zu einem Einlaß des Aufzeichnungskopfes 2 durch das Tinteninduzierelement 47.The connection therefore forms an ink path 36 for supplying ink to an inlet of the recording head 2 through the ink inducing element 47.
Durch die Konstruktion der vorliegenden Ausführungsform können das Lecken von Tinte und die Verdampfung von Tinte vom Kontaktpunkt minimal gehalten werden, da der durch den Kontakt zwischen dem Tinteneinlaßabschnitt 45 und dem Tintenzufuhr abschnitt 39 gebildete Tintenkanal durch einen O-By the construction of the present embodiment, the leakage of ink and the evaporation of ink from the contact point can be minimized because the ink channel formed by the contact between the ink inlet portion 45 and the ink supply portion 39 is formed by an O-
• m • m
• ··
Ring 35 abgedichtet ist, der an einem Verbindungsabschnitt des Aufzeichnungskopfes 2 angeordnet ist.Ring 35 is sealed, which is arranged at a connecting portion of the recording head 2.
Figur V zeigt die Konstruktion des vorstehend beschriebenen Tinteninduzxereleinentes 47.Figure V shows the construction of the ink inducer element 47 described above.
Bei dem Tinteninduzierelement 47 handelt es sich um ein Bündel von Fasern/ das als Tintenzuführelement ausgebildet ist, um die Tinte von der Tintenpatrone 3 zum Aufzeichnungskopf 2 zu führen, wenn diese miteinander verbunden sind. Das Element besteht aus einer Vielzahl von Fasern, die parallel zur Tintenzuführrichtung angeordnet sind, um die Tinte in einer Richtung zuzuführen. Das Tinteninduzierelement 47 besitzt zwei Bereiche in diametraler Richtung (d.h. einer Richtung senkrecht zur Tintenzuführrichtung) . Mit anderen Worten, es besitzt einen äußeren Umfangsbereich mit einer vergleichsweise geringen Fähigkeit zur Zuführung der Tinte und einen inneren Bereich mit einer vergleichsweise ausgezeichneten Fähigkeit zum Induzieren der Tinte. Der äußere Umfangsbereich 52 wird durch Aufbringung eines Bindemittels zum Fixieren der Fasern, so daß sie eine geschlossene Packung bilden, hergestellt, während der innere Bereich 51 so geformt wird, daß ein Freiraum zwischen den Fasern vorhanden ist, der groß genug ist, um Tinte hindurchzulassen.The ink inducing member 47 is a bundle of fibers designed as an ink supply member for supplying the ink from the ink cartridge 3 to the recording head 2 when they are connected to each other. The member is made of a plurality of fibers arranged parallel to the ink supply direction to supply the ink in one direction. The ink inducing member 47 has two regions in the diametrical direction (i.e., a direction perpendicular to the ink supply direction). In other words, it has an outer peripheral region having a comparatively poor ability to supply the ink and an inner region having a comparatively excellent ability to induce the ink. The outer peripheral region 52 is formed by applying a binder to fix the fibers so that they form a closed package, while the inner region 51 is formed so that a space is provided between the fibers which is large enough to allow ink to pass through.
Der Begriff "Faserbündel" bedeutet ein Bündel aus faserigem Harz, beispielsweise Polyester, Nylon, Polypropylen, Polyethylen, Cellulose und Polyurethan, oder ein Bündel aus anderen faserigen Materialien, beispielsweise Metall, Gras und Kohlenstoff, oder ein Bündel aus einem faserigen Gemisch dieser Harze und Materialien. Der Begriff "Fixieren der Fasern, so daß sie eine enge Packung bilden" bedeutet, daß der Freiraum zwischen den Fasern mit Binde-The term "fiber bundle" means a bundle of fibrous resin, such as polyester, nylon, polypropylene, polyethylene, cellulose and polyurethane, or a bundle of other fibrous materials, such as metal, grass and carbon, or a bundle of a fibrous mixture of these resins and materials. The term "fixing the fibers so that they form a close packing" means that the space between the fibers is filled with binding agents.
mittel oder Füllmaterial aufgefüllt wird oder daß die Fasern durch Wärme oder Druck miteinander verschmolzen werden. agent or filling material or that the fibers are fused together by heat or pressure.
Der innere Bereich kann unterschiedlich große Freiräume als Tintenbahnen aufweisen, so daß Tintenbahnen unterschiedlicher Größe vorhanden sein können. Die eine Art Tintenbahn besitzt einen Durchmesser, der größer ist als der der Faser, während die andere Art einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als der der Faser. In diesem Fall kann die Tinte daher gleichmäßig durch einen Querschnittsbereich des inneren Bereiches in einer Richtung senkrecht zur Tinteninduzierrichtung geführt werden.The inner region may have different sized spaces as ink paths, so that ink paths of different sizes may be present. One type of ink path has a diameter larger than that of the fiber, while the other type has a diameter smaller than that of the fiber. In this case, therefore, the ink can be uniformly passed through a cross-sectional area of the inner region in a direction perpendicular to the ink induction direction.
Vorzugsweise besteht jede Faser aus einem Material, wie beispielsweise Polyester, Nylon, Polypropylen, Polyethylen, Cellulose und Polyurethan, das chemisch beständig ist und in einfacher Weise befeuchtet werden kann. Eine der Normen zum Bewerten des Befeuchtungsvermögens des Materiales ist der sogenannte Tintenkontaktwinkel. Mit anderen Worten, das Material kann als gut eingestuft werden, wenn· der Tintenkontaktwinkel relativ gering ist. Es ist auch möglich, Material mit einem großen Tintenkontaktwinkel als Tinteninduziermaterial zu verwenden, indem man das Material einer hydrophilen Behandlung unterzieht. Da hierdurch jedoch zusätzliche Schritte hervorgerufen werden, die die Kosten des Produktes u.a. erhöhen, kann dies nicht empfohlen werden.Preferably, each fiber is made of a material such as polyester, nylon, polypropylene, polyethylene, cellulose and polyurethane that is chemically resistant and can be easily moistened. One of the standards for evaluating the moistening ability of the material is the so-called ink contact angle. In other words, the material can be classified as good if the ink contact angle is relatively small. It is also possible to use material with a large ink contact angle as an ink inducing material by subjecting the material to a hydrophilic treatment. However, since this causes additional steps that increase the cost of the product, among other things, this cannot be recommended.
Ferner können andere Materialien, wie beispielsweise Metall, Gras, Kohlenstoff, und Gemische von mindestens zwei der vorstehend beschriebenen Materialien als Fasermaterialien verwendet werden.Furthermore, other materials such as metal, grass, carbon, and mixtures of at least two of the materials described above can be used as fiber materials.
Das Tinteninduzierelement 47 sollte als Teil einer Tintenbahn angeordnet werden, um die Tinte entlang dieser Bahn zu führen, und sollte mit einer ausreichend großen physikalischen Festigkeit versehen sein, um seine Form gegenüber der vom Tinteneinlaß des Aufzeichnungskopfes aufgebrachten Druckkraft zu wahren. Es wird daher bevorzugt, das Element als Faserbündel auszubilden.The ink inducing element 47 should be arranged as part of an ink path to guide the ink along that path and should be provided with sufficient physical strength to maintain its shape against the compressive force applied from the ink inlet of the recording head. It is therefore preferred to form the element as a fiber bundle.
Die obere Grenze in bezug auf die Dicke der Faser für das Tinteninduzierelement hängt vom Grad des Kontaktes zwischen dem Tinteninduzierelement und dem Filter am vorstehend beschriebenen Tinteneinlaßabschnitt ab. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird vorzugsweise eine Faser mit einer Dicke von 0,05 mm oder darunter verwendet. Ferner wird bevorzugt, daß die untere Grenze der Dicke der Faser für das Tinteninduzierelement 0,01 mm oder darüber beträgt, um das Faserbündel mit geringen Kosten einfach herstellen zu können. Bei dieser Ausführungsform findet daher eine Polyesterfaser mit einer Dicke von 0,03 mm Ver-0 Wendung.The upper limit of the thickness of the fiber for the ink inducing element depends on the degree of contact between the ink inducing element and the filter at the above-described ink inlet portion. In view of this fact, it is preferable to use a fiber having a thickness of 0.05 mm or less. Furthermore, it is preferable that the lower limit of the thickness of the fiber for the ink inducing element is 0.01 mm or more in order to easily manufacture the fiber bundle at a low cost. In this embodiment, therefore, a polyester fiber having a thickness of 0.03 mm is used.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Harzbindemittel als Mittel zum Fixieren des Faserbündels verwendet. Die Umfangsfläche und deren Nachbarschaft des Bündels werden durch das Bindemittel gehärtet, um einen gehärteten Bereich zu bilden.In this embodiment, a resin binder is used as a means for fixing the fiber bundle. The peripheral surface and its vicinity of the bundle are hardened by the binder to form a hardened portion.
Polyurethan von Polyesterpolyol wird als Harzbindemittel verwendet, um die Umfangsflache des Bündels zu penetrieren. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine derartige Substanz beschränkt. Es kann auch ein Melaminharzbindemittel Verwendung finden, wenn dieses an den Gegenstand angepaßt ist.Polyurethane of polyester polyol is used as a resin binder to penetrate the peripheral surface of the bundle. However, the invention is not limited to such a substance. A melamine resin binder can also be used if it is adapted to the object.
• * · 1 I• * · 1 I
Die Mittel zur Ausbildung des harten Bereiches 52 zum Fixieren des Faserbündels sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Harzbindemittel beschränkt. Der harte Bereich 52 kann ebenfalls durch Verschmelzen eines äußeren Umfangsbereiches des Bündels durch Aufbringen von Wärme oder Druck hergestellt werden. Anstelle des harten Bereiches ist es ferner möglich, das Faserbündel mit anderem Material abzudecken. Vergleicht man die beiden vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Mittel, so ist das Bindemittel aus den nachfolgenden Gründen geeigneter als die Abdeckeinrichtung. Bei der Ausbildung des harten Bereiches können der Schritt zur Ausbildung des Faserbündels und der Schritt des Hindurchführens des Bindemittels durch das Bündel nahezu zur gleichen Zeit durchgeführt werden. Bei Verwendung der Abdeckeinrichtung kann das Verfahren zur Herstellung des Tinteninduzierelementes kompliziert werden, da ein Schritt zur Abdeckung des Bündels mit der Abdeckeinrichtung in dem Zustand durchgeführt werden sollte, in dem die Fasern gebündelt sind, bis sie gleichmäßig abgedeckt worden sind, um ihre physikalische Festigkeit zu vergleichmäßigen.The means for forming the hard portion 52 for fixing the fiber bundle is not limited to the resin binders described above. The hard portion 52 may also be formed by fusing an outer peripheral portion of the bundle by applying heat or pressure. In place of the hard portion, it is also possible to cover the fiber bundle with other material. Comparing the two different means described above, the binder is more suitable than the covering means for the following reasons. In the formation of the hard portion, the step of forming the fiber bundle and the step of passing the binder through the bundle can be carried out almost at the same time. When using the covering means, the process for producing the ink inducing element may become complicated because a step of covering the bundle with the covering means should be carried out in the state in which the fibers are bundled until they are uniformly covered in order to uniformize their physical strength.
Es ist möglich, auch andere Verfahren zum Bündeln der Fasern zu verwenden, wenn die hierdurch hergestellten Produkte eine Richtung zur Zuführung der Tinte entlang den Fasern und eine bestimmte Form des Faserbündels wahren, so daß die Tinte das Bündel gleichmäßig durchdringen und somit in konstanter Weise zugeführt werden kann.It is also possible to use other methods for bundling the fibers if the products thus manufactured maintain a direction for supplying the ink along the fibers and a certain shape of the fiber bundle so that the ink can penetrate the bundle evenly and thus be supplied in a constant manner.
Jede Faser im Tinteninduzierelement ist in einer Richtung parallel zum Tintenstrom im Element ausgerichtet. Der aufzubauende Kapillardruck des Bündels wird auf einen höheren Wert eingestellt als ihn das poröse Element hat. DiesEach fiber in the ink inducing element is aligned in a direction parallel to the ink flow in the element. The capillary pressure to be built up by the bundle is set to a higher value than that of the porous element. This
trifft auch auf den Fall zu, bei dem das poröse Element vom Tinteninduzierelement komprimiert wird.also applies to the case where the porous element is compressed by the ink inducing element.
Auf diese Weise erreicht die Tinte rasch die Spitze des Tinteninduzierelementes, da das Tinteninduzierelement 47 auf das poröse Element 37 gedrückt wird, das die Tinte aufgesaugt hat. Die Tinte in der Spitze des Tinteninduzierelementes leckt nicht, da ein Meniskus von der Kapillarkraft des Bündels der Fasern gebildet wird.In this way, the ink quickly reaches the tip of the ink inducing element because the ink inducing element 47 is pressed against the porous member 37 that has absorbed the ink. The ink in the tip of the ink inducing element does not leak because a meniscus is formed by the capillary force of the bundle of fibers.
Es ist schwierig, das Ausmaß des harten Bereiches in Radialrichtung des Tinteninduzierelementes festzulegen, da der harte Bereich durch Permeation des Bindemittels durch die äußere Umfangsfläche des Elementes gebildet wird. Es wird jedoch eine rauhe Grenzlinie zwischen dem harten Bereich und einem inneren Bereich, in den das Bindemittel nicht eingedrungen ist, festgelegt. Vergleicht man diese beiden Bereiche, so dringt die Tinte durch den inneren Bereich glatter als durch den harten Bereich, da Spalte zwischen den Fasern des harten Bereiches mit dem Harz o.a. gefüllt sind, während dies sonst nicht der Fall ist. Der innere Bereich besitzt große Spalte mit großen Durchmessern im Vergleich zum Durchmesser der Faser und kleine Spalte mit kleineren Durchmessern im Vergleich zu dem Durchmesser der Faser. Diese Spalte sind im inneren Bereich vermischt, um die Tinte hindurchzulassen.It is difficult to determine the extent of the hard region in the radial direction of the ink inducing element because the hard region is formed by permeation of the binder through the outer peripheral surface of the element. However, a rough boundary line is defined between the hard region and an inner region into which the binder has not penetrated. Comparing these two regions, the ink permeates through the inner region more smoothly than through the hard region because gaps between the fibers of the hard region are filled with the resin or the like, while otherwise they are not. The inner region has large gaps with large diameters compared to the diameter of the fiber and small gaps with smaller diameters compared to the diameter of the fiber. These gaps are mixed in the inner region to allow the ink to pass through.
Figur 5 zeigt einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Tintenaufzeichnungskopf 2 und der Tintenpatrone 3. 30Figure 5 shows a connecting portion between the ink recording head 2 and the ink cartridge 3. 30
Die Kontaktfläche zwischen dem Filter 43 des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes und dem Tinteninduzierelement der Tintenpatrone 3 muß die Bedingung erfüllen, daß der Kontaktbereich des Filters 43 kleiner ist als der des Tin-The contact area between the filter 43 of the ink jet recording head and the ink inducing element of the ink cartridge 3 must satisfy the condition that the contact area of the filter 43 is smaller than that of the ink
teninduzierelementes 47, wie in Figur 5 gezeigt. Diese Bedingung der Kontaktfläche wird festgelegt, um einen Bereich C des Aufzeichnungskopfes 2 gegen den inneren Bereich B des Tinteninduzierelementes 47 zu pressen. Der Bereich C ist als Tintenbahn im Aufzeichnungskopf vorgesehen. Gemäß dieser Konstruktion ist es möglich, einen gleichmäßigen Druckkontaktzustand an einem Bereich aufrechtzuerhalten, der dem wirksamen Durchmesser des Filters entspricht.ink inducing element 47 as shown in Figure 5. This condition of the contact area is set to press a region C of the recording head 2 against the inner region B of the ink inducing element 47. The region C is provided as an ink path in the recording head. According to this construction, it is possible to maintain a uniform pressure contact state at a region corresponding to the effective diameter of the filter.
Um einen bevorzugteren Druckkontaktzustand zu erreichen und eine Abnahme der zugeführten Tintenmenge zu verhindern, sollte der gesamte Bereich eines Endes des Tinteneinlaßabschnittes des Aufzeichnungskopfes mit dem inneren Bereich B des Tinteninduzierelementes in Kontakt gebracht werden, um deren Berührung sicherzustellen.In order to achieve a more preferable pressure contact state and prevent a decrease in the amount of ink supplied, the entire area of one end of the ink inlet portion of the recording head should be brought into contact with the inner area B of the ink inducing element to ensure their contact.
Die Tinte dringt durch die Kontaktfläche einschließlich des Abschnittes, in dem der Tinteneinlaßabschnitt des Aufzeichnungskopfes mit dem harten Bereich des Tinteninduzierelementes in Kontakt steht. Es wird jedoch bevorzugt, daß die Kontaktfläche C diesen harten Bereich nicht einschließt, da hierdurch die Eigenschaften zur Durchführung eines Drucks mit hoher Geschwindigkeit u.a. nachteilig beeinflußt werden.The ink penetrates through the contact surface including the portion where the ink inlet portion of the recording head is in contact with the hard portion of the ink inducing element. However, it is preferred that the contact surface C does not include this hard portion, since this adversely affects the properties for performing high-speed printing, etc.
Aufgrund von mechanischen Toleranzen, Genauigkeitstoleranzen beim Zusammenbau o.a. kann das Filter des Aufzeichnungskopfes ungleichmäßig gegen das Faserbündel gepreßt werden. Um jedoch eine wirksame Tintenzufuhr zum Aufzeichnungskopf zu erreichen, sollten das Faserbündel und das Filter gleichmäßig gegeneinander gepreßt werden, ohne Falten an den Kontaktenden zu bilden. Daher muß die Kontaktfläche zwischen dem Filter und dem TinteninduzierelementDue to mechanical tolerances, assembly accuracy tolerances, etc., the filter of the recording head may be pressed unevenly against the fiber bundle. However, in order to achieve effective ink supply to the recording head, the fiber bundle and the filter should be pressed evenly against each other without forming wrinkles at the contact ends. Therefore, the contact area between the filter and the ink inducing element must be
flexibel"genug sein, um diese mechanischen Toleranzen, Montagetoleranzen o.a. zu kompensieren und eine gleichmäßige Kontaktfläche zu erreichen. Es wird daher bevorzugt, das Filter gegen den inneren Bereich und nicht gegen den harten Bereich zu pressen, um für eine beständige Tintenzufuhr zu sorgen.flexible" enough to compensate for these mechanical tolerances, assembly tolerances, etc. and to achieve a uniform contact surface. It is therefore preferred to press the filter against the inner area and not against the hard area in order to ensure a consistent ink supply.
Wie vorstehend beschrieben, besitzt das Tinteninduzierelement 47 einen harten Bereich mit einer Dicke von etwa 1 mm in radialer Richtung, der durch Permeation des Bindemittels durch die äußere ümfangsflache des Elementes gebildet worden ist. Bei dieser Ausführungsform ist daher eine Berührungsposition vorgegeben, um die äußere Ümfangsflache des Tinteninduzierelementes 47 und die äußere Umfangsfläche des Filters 43 mit einem Abstand (d.h. Größe der Trennung in Richtung einer Linie normal zur äußeren Ümfangsf lache des Filters in einer Ebene) von 0,5 mm oder darüber, vorzugsweise 1 mm oder darüber, voneinander zu trennen, um einen Druckkontaktzustand zwischen dem Filter 43 und dem harten Bereich des Tinteninduzierelementes zu vermeiden. Wie durch Versuche ermittelt wurde, ist es jedoch auch möglich, diese Elemente mit einem Abstand von über 0,5 mm oder unter 1 mm voneinander zu trennen, ohne daß die Elemente ihre Funktionen verlieren. Hierdurch werden jedoch unzureichende Ergebnisse beim Drucken mit hoher Geschwindigkeit erreicht, da der wirksame Durchmesser des Filters reduziert wird.As described above, the ink inducing member 47 has a hard portion having a thickness of about 1 mm in the radial direction formed by permeating the binder through the outer peripheral surface of the member. In this embodiment, therefore, a contact position is set to separate the outer peripheral surface of the ink inducing member 47 and the outer peripheral surface of the filter 43 by a distance (i.e., a separation amount in the direction of a line normal to the outer peripheral surface of the filter in a plane) of 0.5 mm or more, preferably 1 mm or more, to avoid a pressure contact state between the filter 43 and the hard portion of the ink inducing member. However, as determined by experiments, it is also possible to separate these members by a distance of more than 0.5 mm or less than 1 mm without the members losing their functions. However, this will produce unsatisfactory results when printing at high speeds, as the effective diameter of the filter will be reduced.
Mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion kann die Tinte am Tintenzuführabschnitt der Tintenpatrone beim Trennen vom Aufzeichnungskopf konzentriert werden, so daß der Tintenabsorber benachbart zum Tintenzuführabschnitt daran gehindert wird, Luft zu induzieren bzw. anzusaugen. Daher kann die Tinte in glatter Weise von der Tintenpa-With the above-described construction, the ink can be concentrated at the ink supply portion of the ink cartridge when it is separated from the recording head, so that the ink absorber adjacent to the ink supply portion is prevented from inducing or sucking air. Therefore, the ink can be smoothly discharged from the ink cartridge.
trone zum Aufzeichnungskopf geführt werden, wenn diese wieder miteinander verbunden werden.tron to the recording head when they are reconnected.
Der Tintenabsorber besitzt einen Abschnitt, der durch den durch das Faserbündel aufgebrachten Druck verformt wird, so daß es nicht erforderlich ist, den Tinteneinlaßabschnitt des Aufzeichnungskopfes in den Tintenabsorber einzusetzen, um einen Teil des Absorbers zu verformen und die Tinte auf diesem zu konzentrieren. Es ist lediglich ein Druckkontaktzustand erforderlich, damit die Tinte vom Tinteninduzierelement zum Tinteneinlaßabschnitt strömen kann. Folglich kann kein Einströmen von Luft in den Bereich um den Tintenzuführabschnitt herum verursacht werden, wodurch die Aufzeichnungseinheit mit einer geeigneten Tintenbahn von der Tintenpatrone zum Aufzeichnungskopf versehen wird.The ink absorber has a portion which is deformed by the pressure applied by the fiber bundle, so that it is not necessary to insert the ink inlet portion of the recording head into the ink absorber to deform a part of the absorber and concentrate the ink thereon. Only a pressure contact state is required to allow the ink to flow from the ink inducing element to the ink inlet portion. Consequently, no inflow of air can be caused into the area around the ink supply portion, thereby providing the recording unit with a proper ink path from the ink cartridge to the recording head.
Wenn ein Druck mit relativ hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird, muß die Tintenzuführrate hoch sein, während die Tintenpatrone 3 einen gewissen negativen Druck aufrechterhält. Es wird daher bevorzugt, den Tintenströmungswiderstand so klein wie möglich zu halten. Mit der vorliegenden Tintenstrahleinheit wird dieses Problem· gelöst.When printing is performed at a relatively high speed, the ink supply rate must be high while the ink cartridge 3 maintains a certain negative pressure. It is therefore preferable to make the ink flow resistance as small as possible. The present ink jet unit solves this problem.
Um sowohl das beständige Zuführen von Tinte zum Zeitpunkt der Verbindung mit dem Aufzeichnungskopf zu realisieren als auch das Lecken von Tinte zum Zeitpunkt der Entfernung des Aufzeichnungskopfes zu verhindern, wird das Tinteninduzierelement 47 nachfolgend im einzelnen ausgehend von zwei unterschiedlichen Zuständen definiert, d.h. (i) einem Verbindungszustand zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Tintenpatrone, bei dem eine ausreichende Tintenmenge in konstanter Weise dem Aufzeichnungskopf zugeführt werden sollte, und (ii) einem getrennten Zustand, bei dem ein Lecken von Tinte von der entfernten Tintenpatrone verhin-In order to realize both the stable supply of ink at the time of connection to the recording head and the prevention of ink leakage at the time of removal of the recording head, the ink inducing element 47 is defined below in detail based on two different states, i.e. (i) a connection state between the recording head and the ink cartridge in which a sufficient amount of ink should be constantly supplied to the recording head and (ii) a disconnected state in which the prevention of ink leakage from the removed ink cartridge.
dert werden sollte. Daher"werden die Eigenschaften des Tinteninduzierelementes im einzelnen in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Zuständen erläutert.Therefore, the characteristics of the ink inducing element will be explained in detail in connection with the above-described conditions.
(Getrennter Zustand)(Separated state)
Wenn der Aufzeichnungskopf von der Tintenpatrone entfernt wird, kann die Tintenauslaßseite des Tinteninduzierelementes direkt der äußeren Atmosphäre ausgesetzt werden. Daher sollte die Tintenpatrone die Tinte halten, ohne ein Lecken von Tinte zu verursachen, wenn seine Tintenauslaßflachen nach unten weisen o.a. Bei dieser Ausfuhrungsform sind das Tinteninduzierelement und der Schwamm (der Tintenabsorber) dafür verantwortlich, daß die Tintenhaitekraft gegen die Kraft der in der Tintenpatrone gespeicherten Tinte aufrechterhalten wird. Mit anderen Worten, das Tinteninduzierelement und der Schwamm müssen einen gewissen negativen Druck erzeugen, der groß genug ist, um die Tinte zu halten, ohne daß Tinte vom Tintenzuführabschnitt der Tintenpatrone aufgrund von Kapillarkräften leckt.When the recording head is removed from the ink cartridge, the ink outlet side of the ink inducing element may be directly exposed to the external atmosphere. Therefore, the ink cartridge should hold the ink without causing ink leakage when its ink outlet surfaces face downward or the like. In this embodiment, the ink inducing element and the sponge (ink absorber) are responsible for maintaining the ink holding force against the force of the ink stored in the ink cartridge. In other words, the ink inducing element and the sponge must generate a certain negative pressure large enough to hold the ink without causing ink to leak from the ink supply portion of the ink cartridge due to capillary forces.
Die,Kapillarkräfte des Tinteninduzierelementes und des Schwammes sind so definiert, daß sie eine konstante Tintenzufuhr bewirken, wie nachfolgend beschrieben, wobei eine Beschleunigung des Tintenstromes o.a. zu berücksichtigen ist, die durch physikalische Zustände der Tinte verursacht wird, beispielsweise die Masse der Tinte und den Grad der Tintenvibrationen während der Bewegung der Tintenpatrone. Die Kapillarkraft des Schwammes sollte daher vorzugsweise in einem Bereich von 40 mm Wassersäule oder darüber liegen und liegt bei der vorliegenden Ausführungsform bei 50 mm Wassersäule. Andererseits sollte die Kapillarkraft für das Tinteninduzierelement vorzugsweise 1,5The capillary forces of the ink inducing element and the sponge are defined to cause a constant ink supply as described below, taking into account an acceleration of the ink flow or the like caused by physical conditions of the ink, such as the mass of the ink and the degree of ink vibration during movement of the ink cartridge. The capillary force of the sponge should therefore preferably be in a range of 40 mm water column or more, and is 50 mm water column in the present embodiment. On the other hand, the capillary force for the ink inducing element should preferably be 1.5
mal so groß sein wie die des Schwammes und vorzugsweise in einem Bereich von 85 mm bis 400 mm Wassersäule liegen.times as large as that of the sponge and preferably in a range of 85 mm to 400 mm water column.
Wenn man die Bewegung der Tintenpatrone betrachtet, so besteht die Möglichkeit, daß eine Beschleunigung des Tintenstromes verursacht wird, wie vorstehend erwähnt. Je größer daher die Kapillarkraft der Tintenpatrone ist, desto besser kann die Tinte gehalten werden. Wenn sie jedoch zu hoch ist, ist jedoch ein hoher Saugdruck erforderlich in einem Vorgang zur Rückgewinnung der Ausstoßvermögens, um die Tinte aus der Tintenpatrone herauszuziehen. Daher sollte die Obergrenze der Kapillarkraft der Tintenpatrone vorzugsweise bei 400 mm Wassersäule oder darunter liegen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Tinteninduktion derart, daß die Kapillarkraft 200 mm beträgt.Considering the movement of the ink cartridge, there is a possibility of causing acceleration of the ink flow as mentioned above. Therefore, the larger the capillary force of the ink cartridge is, the better the ink can be held. However, if it is too high, a high suction pressure is required in an ejection recovery process to draw the ink out of the ink cartridge. Therefore, the upper limit of the capillary force of the ink cartridge should preferably be 400 mm H2O or less. In the present embodiment, the ink induction is such that the capillary force is 200 mm.
Alternativ dazu kann das Tinteninduzierelement auch wie folgt definiert werden. Die Fasern im inneren Bereich des Txnteninduzierelementes sind so angeordnet, daß sie einen konstanten Freiraum zwischen den Fasern belassen und eine konstante Tintenhaltekraft ausüben, wie durch die nachfolgende Gleichung erläutert wird, welche aus Untersuchungsergebnissen gewonnen wurde.Alternatively, the ink inducing element can be defined as follows. The fibers in the inner region of the ink inducing element are arranged to leave a constant clearance between the fibers and to exert a constant ink holding force, as explained by the following equation which was obtained from test results.
ha &tgr;&zgr; 4,2/ds (1)ha τζ 4.2/ds (1)
worin "ha" die Kapillarkraft (mm Wassersäule) als Tintenhaltekraf t des Tinteninduzierelementes und "ds" den Durchschnitt eines jeden Abstandes zwischen einer Faser und der benachbarten Faser in einer Richtung parallel zur Querschnitt sebene des Tintenführungselementes bedeuten.where "ha" represents the capillary force (mm water column) as the ink holding force of the ink inducing element and "ds" represents the average of each distance between one fiber and the adjacent fiber in a direction parallel to the cross-sectional plane of the ink guiding element.
Wie vorstehend beschrieben, sollte die Kapillarkraft des Schwammes vorzugsweise 40 mm Wassersäule oder mehr betra-As described above, the capillary force of the sponge should preferably be 40 mm water column or more.
gen, während die Kapillarkraft des Tinteninduzierelementes "ha" vorzugsweise bei 200 nun Wassersäule oder darüber liegen sollte, um die Tinte in glatter Weise vom Schwamm zum Tinteninduzierelement führen zu können. Daher liegt der Wert von "ds" vorzugsweise unter 0/05 mm gemäß Gleichung (1) .while the capillary force of the ink inducing element "ha" should preferably be 200 mm H2O or more in order to smoothly guide the ink from the sponge to the ink inducing element. Therefore, the value of "ds" is preferably less than 0/05 mm according to equation (1) .
Andererseits sollte die Kapillarkraft wegen des vorstehend beschriebenen Grundes vorzugsweise unter 400 mm Wassersäule liegen. Der Wert von "ds" liegt daher vorzugsweise über 0,01 mm.On the other hand, the capillary force should preferably be below 400 mm water column for the reason described above. The value of "ds" is therefore preferably above 0.01 mm.
Der Durchmesser &phgr;&aacgr; eines jeden Faserinduzierelementes sollte vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 mm bis 0,05 mm liegen, da dann, wenn er zu gering ist, das Faserbündel nur schwierig mit hohen Kosten herzustellen ist. Wenn er andererseits zu groß ist, besitzt die Faser keine ausreichende Flexibilität, um mit dem Filter des Aufzeichnungskopfes in Kontakt zu treten.The diameter φα of each fiber inducing element should preferably be in a range of 0.01 mm to 0.05 mm, because if it is too small, the fiber bundle is difficult to manufacture at high cost. On the other hand, if it is too large, the fiber does not have sufficient flexibility to contact the filter of the recording head.
Die Dichte N der Fasern des Tinteninduzierelementes sollte vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 2.500 (Anzahl/ mmr) gemäß der folgenden Gleichung liegen:The density N of the fibers of the ink inducing element should preferably be in a range of 100 to 2,500 (number/ mmr) according to the following equation:
ds = YTl/N) -d (2)ds = YTl/N) -d (2)
worin "ds" der durchschnittliche Abstand zwischen den vorstehend definierten Fasern, "N" die Dichte der Fasern (Anzahl/mm^) und "d" der Durchmesser der Faser ist. 30where "ds" is the average distance between the fibers defined above, "N" is the density of the fibers (number/mm^) and "d" is the diameter of the fiber. 30
Der Abstand zwischen den Fasern ist ein durchschnittlicher Abstand zwischen den Faseroberflächen. Mit anderen Worten, der Abstand wird gemessen, indem eine Querschnittsansicht des Bündels der Fasern eines vergrößerten Bildes genommenThe interfiber distance is an average distance between the fiber surfaces. In other words, the distance is measured by taking a cross-sectional view of the bundle of fibers from a magnified image
wird, diverse Fasern (30 Fasern bei der vorliegenden Ausführungsform) ausgewählt werden und jeder Freiraum zwischen einer Umfangsflache einer Faser und einer Umfangsfläche der nächsten Faser gemessen wird. 5is selected, various fibers (30 fibers in the present embodiment) are selected, and each clearance between a circumferential surface of one fiber and a circumferential surface of the next fiber is measured. 5
Der Durchmesser der Faser wird als durchschnittlicher Durchmesser der Fasern erhalten, die durch Verwendung von vergrößerten Bildern gewonnen wurden, wobei diverse Fasern ausgewählt wurden, der Durchmesser einer jeden Faser an unterschiedlichen Punkten errechnet wurde und der Durchschnitt der erhaltenen Daten der Berechnung gebildet wurde.The diameter of the fiber is obtained as the average diameter of the fibers obtained by using magnified images, selecting several fibers, calculating the diameter of each fiber at different points and averaging the obtained calculation data.
Die Axiallänge (die allgemein der Länge einer jeden Faser entspricht) des Tinteninduzxerelementes sollte vorzugsweise in einem Bereich von 2 mm bis 6 mm liegen. Wenn das Txntenxnduzxerelement zu kurz ist, kann die Herstellung des Faserbündels Schwierigkeiten bereiten, und einige Fasern auf der Innenseite des Bündels können heraustreten. 0 Wenn das Txntenxnduzxerelement zu lang ist, ist es andererseits schwierig, einen ausreichenden Tintenstrom im Verbindungszustand zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Tintenpatrone zu erhalten.The axial length (which generally corresponds to the length of each fiber) of the ink inducer element should preferably be in a range of 2 mm to 6 mm. If the ink inducer element is too short, it may be difficult to manufacture the fiber bundle and some fibers on the inside of the bundle may come out. On the other hand, if the ink inducer element is too long, it is difficult to obtain a sufficient ink flow in the connection state between the recording head and the ink cartridge.
(Verbindungszustand)(connection state)
Wenn der Aufzeichnungskopf mit der Tintenpatrone verbunden ist, sollte, was die Tintenzufuhr von der Patrone zum Aufzeichnungskopf betrifft, der Druckverlust ^Pf des Tintenstromes an einem Punkt des Tinteninduzxerelementes bei maximalem Durchsatz vorzugsweise 20 mm Wassersäule oder weniger betragen. Dieser Wert entspricht dem maximalen Durchsatz unter der Bedingung, daß der Aufzeichnungskopf mindestens 64 Ausstoßöffnungen aufweist. Wenn der Druck-When the recording head is connected to the ink cartridge, as regards the ink supply from the cartridge to the recording head, the pressure loss ^Pf of the ink flow at a point of the ink inducer element at the maximum throughput should preferably be 20 mm H2O or less. This value corresponds to the maximum throughput under the condition that the recording head has at least 64 ejection openings. When the pressure loss ^Pf of the ink flow at a point of the ink inducer element at the maximum throughput should preferably be 20 mm H2O or less. This value corresponds to the maximum throughput under the condition that the recording head has at least 64 ejection openings.
verlust £Pf einen Wert besitzt, der höher ist als dieser Wert, kann die Druckqualität in Abhängigkeit von einem Unterschied zwischen den einzelnen Druckarten nachteilig beeinflußt werden. Der Druckverlust APf des Gesamtsystems der Tintenzufuhr von der Tintenpatrone zum Aufzeichnungskopf besitzt einen Wert von 100 mm Wassersäule oder darunter. If the pressure loss £Pf is higher than this value, the print quality may be adversely affected depending on a difference between the individual printing types. The pressure loss APf of the entire ink supply system from the ink cartridge to the recording head is 100 mm water column or less.
Unter der Voraussetzung, daß das Tinteninduzierelement einem Druckverlust 4Pf in dem vorstehend beschriebenen Bereich ausgesetzt ist, können die Größen des Tinteninduzierelementes wie folgt definiert werden:Assuming that the ink inducing element is subjected to a pressure loss 4Pf in the range described above, the dimensions of the ink inducing element can be defined as follows:
Figur 6 ist eine schematische Ansicht, die Größen des Tinteninduzierelementes der vorliegenden Ausführungsform zeigt.Figure 6 is a schematic view showing dimensions of the ink inducing element of the present embodiment.
Die Länge "L" des Tinteninduzierelementes 47 wird als Größe desselben in einer Richtung parallel zum Tintenstrom, der mit einem Durchsatz U (mm/sec) fließt, definiert. Der tatsächliche Durchmesser De des Tinteninduzierelementes entspricht allgemein einem Durchmesser einer Tintenbahn im Induzierelement. Daher wird der tatsächliche Durchmesser De durch die folgende Gleichung definiert:The length "L" of the ink inducing element 47 is defined as a size thereof in a direction parallel to the ink stream flowing at a rate U (mm/sec). The actual diameter De of the ink inducing element generally corresponds to a diameter of an ink path in the inducing element. Therefore, the actual diameter De is defined by the following equation:
11
De = (D2-nd2) ... (3)De = (D 2 -nd 2 ) ... (3)
n«dn«d
worin bedeuten:where:
"D" der wirksame Durchmesser (mm) der Tintenbahn, mit dem Durchmesser der Tintenbahn, der dem Durchmesser des inneren Bereiches 51 entspricht, "d" den durchschnittlichen Durchmesser (mm) einer jeden Faser im inneren Bereich 51 und "n" die Anzahl dieser Fasern."D" is the effective diameter (mm) of the ink path, with the diameter of the ink path corresponding to the diameter of the inner region 51, "d" is the average diameter (mm) of each fiber in the inner region 51, and "n" is the number of these fibers.
Die Länge "L" und der Durchmesser "De", wie vorstehend beschrieben , können auch durch die folgende Gleichung definiert werden, wobei der vorstehend beschriebene Druckverlust APf Verwendung findet:The length "L" and diameter "De" as described above can also be defined by the following equation using the pressure loss APf described above:
APf = K. u · .... (4)APf = K. u · .... (4)
De2 De 2
worin bedeuten:where:
u = W/S, wobei "S" der Querschnittsbereich (mm ) der Tintenbahn und "W" der Durchsatz (mnr/sec) des Tintenstromes bedeuten, undu = W/S, where "S" is the cross-sectional area (mm ) of the ink path and "W" is the throughput (mnr/sec) of the ink stream, and
"K" ein Widerstandskoeffizient (mm Wassersäule -see), der einen Wert von etwa 4,2 &khgr; 10~3 annimmt (dieser Wert wurde aus einem Versuchsergebnis festgelegt), wenn das Tinteninduzierelement die vorstehend beschriebene Konstruktion besitzt. "K" is a resistance coefficient (mm water column -sea) which takes a value of about 4.2 × 10~ 3 (this value was determined from an experimental result) when the ink inducing element has the construction described above.
Bei dieser Ausführungsform liegt der Querschnittsbereich "W" in einem Bereich von 26 (mm3/sec) bis 512 (mirr/sec) in Abhängigkeit von der maximalen und minimalen Tintenausstoßmenge eines Serienkopfes.In this embodiment, the cross-sectional area "W" is in a range of 26 (mm 3 /sec) to 512 (mirr/sec) depending on the maximum and minimum ink ejection amounts of a series head.
Die Länge "L" kann in Abhängigkeit von der vorstehend beschriebenen Definition oder von der Größe der Tintenpatronen oder der Menge der im Schwamm zu speichernden Tinte festgelegt werden. Der Durchmesser "De" kann in Abhängigkeit vom Abstand "ds" und vom wirksamen Durchmesser "D" festgelegt werden. Der wirksame Durchmesser "D" sollte vorzugsweise in Abhängigkeit vom Druckverlust des Filters des Aufzeichnungskopfes und des vorstehend beschriebenenThe length "L" can be determined depending on the definition described above or on the size of the ink cartridges or the amount of ink to be stored in the sponge. The diameter "De" can be determined depending on the distance "ds" and the effective diameter "D". The effective diameter "D" should preferably be determined depending on the pressure loss of the filter of the recording head and the
Tintendurchsatzes W in einem Bereich von 1 mm bis 18 mm liegen.Ink throughput W can be in a range of 1 mm to 18 mm.
Das Tinteninduzierelement kann daher irgendwelche Abmessungen besitzen, wobei die vorstehend beschriebenen Definitionsgrenzen zu berücksichtigen sind. Allgemein gesagt werden jedoch alle Teile eines detaillierten Planes zur Herstellung der Tintenpatrone einschließlich ihrer Abmessungen, ihres Volumens u.a. vor denen des Tinteninduzierelementes festgelegt. Daher sollten die Abmessungen des Tinteninduzierelementes so festgelegt werden, daß dieses in einen begrenzten Raum in der Tintenpatrone paßt und ferner die erforderlichen Eigenschaften aufweist.The ink inducing element can therefore have any dimensions, taking into account the definition limits described above. Generally speaking, however, all parts of a detailed plan for manufacturing the ink cartridge, including its dimensions, volume, etc., are determined before those of the ink inducing element. Therefore, the dimensions of the ink inducing element should be determined so that it fits into a limited space in the ink cartridge and also has the required properties.
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind diverse Ausführungsformen in bezug auf die Konstruktion des Tinteninduzierelementes unter den nachfolgenden Bedingungen wiedergegeben. Das Tinteninduzierelement besitzt folgende Abmessungen: eine Länge L von 6 mm, einen Außendurchmesser OD' von 6 mm und einen wirksamen Durchmesser OD ohne Dicke des Bindemittels von 4,8 mm. Die erforderlichen Eigenschaften des Txntenführungselementes betragen: Tintenhaltekraft ha 200 mm Wassersäule und Druckverlust &dgr;Pf bei einem Durchsatz W von 42 inm/sec 10 mm Wassersäule oder weniger. Der Abstand "ds" zwischen den Fasern beträgt 0,021, wobei der Wert "ha" die vorstehend beschriebene Definition besitzt.Table 1 below shows various embodiments of the ink inducing element construction under the following conditions. The ink inducing element has the following dimensions: a length L of 6 mm, an outer diameter OD' of 6 mm and an effective diameter OD excluding the thickness of the binder of 4.8 mm. The required properties of the ink guide element are: ink holding force ha 200 mm water column and pressure loss δPf at a flow rate W of 42 inm/sec 10 mm water column or less. The distance "ds" between the fibers is 0.021, the value "ha" having the definition described above.
(1) 0,01 1041(1) 0.01 1041
0,02 595 0,03 3850.02 595 0.03 385
Entscheidung 5,0 günstigDecision 5.0 favorable
großes N 9,5 optimal 2,4 unpassendlarge N 9.5 optimal 2.4 unsuitable
(4) 0,04 269 4863 0,078 12,0 3,5 14,4 unpassend(4) 0.04 269 4863 0.078 12.0 3.5 14.4 inappropriate
<jPf>10<jPf>10
(5) 0,05 198 3590 0,078 11,0 3,8 15,6 unpassend(5) 0.05 198 3590 0.078 11.0 3.8 15.6 inappropriate
Wenn gemäß den in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnissen das Tinteninduzxerelement die Konstruktionen (1) und (2) besitzt, erfüllt es die vorstehend beschriebenen Bedingungen. Der Druckverlust Pf der Konstruktion (1) ist geringer als der der Konstruktion (2). Um die Kosten des Produktes zu senken, wird jedoch vorzugsweise Konstruktion (2) verwendet, da das Element gemäß der Konstruktion (2) eine geringere Zahl von Fasern besitzt. Die Konstruktionen (3-5) werden zur Herstellung des Tinteninduzierelementes nicht bevorzugt, da der Druckverlust Pf bei maximalem Durchsatz der Tinte höher ist als 10 mm Wassersäule und somit an der oberen Grenze des vorstehend beschriebenen erforderlichen Zustandes liegt.According to the results shown in Table 1, when the ink inducing element has the constructions (1) and (2), it satisfies the conditions described above. The pressure loss Pf of the construction (1) is lower than that of the construction (2). However, in order to reduce the cost of the product, construction (2) is preferably used because the element according to the construction (2) has a smaller number of fibers. The constructions (3-5) are not preferred for producing the ink inducing element because the pressure loss Pf at the maximum flow rate of the ink is higher than 10 mm of water column and is thus at the upper limit of the required condition described above.
Wie vorstehend erläutert, sollten die Abmessungen des Tinteninduzierelementes in der vorstehend beschriebenen Weise festgelegt werden, um ein Lecken von Tinte im getrennten Zustand zu verhindern und die Tinte in glatter Weise von der Tintenpatrone zum Aufzeichnungskopf im Verbindungszustand zuzuführen. Diese Eigenschaften kann man nicht er-As explained above, the dimensions of the ink inducing element should be determined as described above in order to prevent leakage of ink in the separated state and to smoothly supply the ink from the ink cartridge to the recording head in the connected state. These characteristics cannot be achieved.
halten, indem man einfach das bekannte Material verwendet, das durch seine Kapillarkraft Tinte absorbieren kann.by simply using the well-known material that can absorb ink through its capillary force.
Nach dem Einsetzen des Tinteneinlaßabschnittes des Aufzeichnungskopfes in den Tintenzuführabschnitt der Tintenpatrone sollte der Raum zwischen dem Tintenzuführabschnitt und dem Druckkontaktpunkt mit Tinte aufgefüllt sein und die Tintenbahn sollte gegenüber der äußeren Atmosphäre isoliert sein. In diesem Fall kann ein elastisches EIement, wie beispielsweise ein O-Ring, verwendet werden, um den Verbindungsabschnitt luftdicht zu machen. Luft dringt jedoch in einfacher Weise in einen Teil der Tintenbahn während der Verbindungsdauer ein, da der Tinteneinlaßabschnitt die Luft in das Innere der Tintenpatrone drückt.After inserting the ink inlet portion of the recording head into the ink supply portion of the ink cartridge, the space between the ink supply portion and the pressure contact point should be filled with ink and the ink path should be isolated from the external atmosphere. In this case, an elastic member such as an O-ring may be used to make the connection portion airtight. However, air easily enters a part of the ink path during the connection period because the ink inlet portion pushes the air into the inside of the ink cartridge.
Folglich werden bei einer herkömmlichen Konstruktion Luftblasen im Druckkontaktbereich des Schwammes erzeugt, und der Strömungswiderstand wird stark erhöht, was dazu führt, daß der Aufzeichnungskopf keine ausreichende Tintenmenge erhalten kann.Consequently, in a conventional structure, air bubbles are generated in the pressure contact area of the sponge and the flow resistance is greatly increased, resulting in the recording head not being able to obtain a sufficient amount of ink.
Eine der herkömmlichen Einrichtungen zum Lösen dieses Problems ist beispielsweise ein Ventilmechanismus, der auf das Schließen der Tintenbahn anspricht, wenn der Aufzeichnungskopf entfernt wird. Allgemein gesagt, der Ventilmechanismus ist mit Tinte gesättigt, um die Erzeugung von Luftblasen während der Wiederverbindung des Aufzeichnungskopfes mit der Tintenpatrone zu verhindern. Das Tinteninduzierelement der vorliegenden Neuerung bewirkt jedoch nicht dieses vorstehend beschriebene Problem.One of the conventional means for solving this problem is, for example, a valve mechanism responsive to the closing of the ink path when the recording head is removed. Generally speaking, the valve mechanism is saturated with ink to prevent the generation of air bubbles during reconnection of the recording head to the ink cartridge. However, the ink inducing element of the present invention does not cause the above-described problem.
Das Tinteninduzierelement ist nicht auf eine Säulenform beschränkt. Es kann auch andere Formen besitzen, wie beispielsweise die in den Figuren 7A-7D gezeigte Ausführungsf ora.The ink inducing element is not limited to a columnar shape. It may also have other shapes, such as the embodiment shown in Figures 7A-7D.
44 ·" 44 ·"
Jedes der in den Figuren 7A-7D gezeigten Tinteninduzierelemente ist so geformt, daß es seine eigene Form besitzt, die geeignet ist, um die Tinte vom Schwamm mit einem vergleichsweise geringen Widerstand einzuführen, da, wie in den Figuren gezeigt, das schwammseitige Ende des Tinteninduzierelementes den inneren Bereich aufweist, der im Vergleich zu einem säulenförmigen Element einen größeren Oberflächenbereich besitzt. Daher kann das Tinteninduzierelement mit der modifizierten Form intensiv mit dem Schwamm 37 in Druckkontakt gebracht werden.Each of the ink inducing members shown in Figures 7A-7D is formed to have its own shape suitable for introducing the ink from the sponge with a comparatively small resistance because, as shown in the figures, the sponge-side end of the ink inducing member has the inner portion having a larger surface area compared with a columnar member. Therefore, the ink inducing member having the modified shape can be intensively brought into pressure contact with the sponge 37.
Es ist zu diesem Zeitpunkt erforderlich, den Strömungswiderstand der Tintenpatrone in Verbindung mit deren Konstruktion zu erläutern.It is necessary at this point to explain the flow resistance of the ink cartridge in connection with its design.
Wenn man einen Druck mit hoher Geschwindigkeit durchführt, muß der Tintenstrahlaufzeichnungskopf 2 eine Menge Tintentröpfchen pro Zeiteinheit ausstoßen, wobei die Tintenpatrone ihren negativen Druck auf einem konstanten Wert halten muß, um den Anforderungen des Kopfes 302 zu genügen.. Daher sollte der Strömungswiderstand in der Tintenbahn so bald wie möglich gesenkt werden.When performing high-speed printing, the ink jet recording head 2 must eject a quantity of ink droplets per unit time, and the ink cartridge must keep its negative pressure at a constant value in order to meet the requirements of the head 302. Therefore, the flow resistance in the ink path should be reduced as soon as possible.
Die Figuren 8A und 8B zeigen eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Aufzeichnungseinheit im Vergleich mit der vorliegenden Neuerung, wobei eine Tintenpatrone 604 einen Ventilmechanismus 614 besitzt, der an einem Abschnitt vorgesehen ist, der mit einem Aufzeichnungskopf 602 verbunden werden soll. In diesen Figuren zeigt Figur 8B den getrennten Zustand des Aufzeichnungskopfes 602 von der Tintenpatrone 604, während Figur 8A den Verbindungszustand über zwei Hakenplatten 617 zeigt, die parallel von einem Ende der Tintenpatrone 604 vorstehen, um den Auf-Figures 8A and 8B show a cross-sectional view of a conventional recording unit in comparison with the present invention, wherein an ink cartridge 604 has a valve mechanism 614 provided at a portion to be connected to a recording head 602. In these figures, Figure 8B shows the separated state of the recording head 602 from the ink cartridge 604, while Figure 8A shows the connected state via two hook plates 617 projecting in parallel from one end of the ink cartridge 604 to fix the recording head 602.
JJ-JJ-
zeichnungskopf 602 zu halten, indem sie in Verbindungslöcher (nicht gezeigt) eingeführt werden, die im Aufzeichnungskopf 602 ausgebildet sind.recording head 602 by inserting them into connecting holes (not shown) formed in the recording head 602.
Der Aufzeichnungskopf 602 besitzt einen Tinteneinlaßabschnitt 605, der in einen Tintenzuführabschnitt 611 der Tintenpatrone 604 einzusetzen ist, und ein Filter 603, das an einem Ende des Tinteneinlaßabschnittes 605 vorgesehen ist, um das Einströmen von Schmutz zu verhindern. Wie in den Figuren gezeigt, ist ein O-Ring 608 koaxial um den Tinteneinlaßabschnitt 605 angeordnet. Der O-Ring 608 dichtet die Tintenbahn gegenüber der Außenseite ab.The recording head 602 has an ink inlet portion 605 to be inserted into an ink supply portion 611 of the ink cartridge 604, and a filter 603 provided at one end of the ink inlet portion 605 to prevent the inflow of dirt. As shown in the figures, an O-ring 608 is coaxially disposed around the ink inlet portion 605. The O-ring 608 seals the ink path from the outside.
Die Tintenpatrone 604 besitzt einen Tintenabsorber 609, der die Tinte darin halten kann. Die Dichte des Tintenabsorbers 609 kann eingestellt werden, um einen negativen Druck für die Tintenzufuhr zum Tintenstrahlaufzeichnungskopf 602 zu erhalten.The ink cartridge 604 has an ink absorber 609 capable of holding ink therein. The density of the ink absorber 609 can be adjusted to obtain a negative pressure for supplying ink to the ink jet recording head 602.
Ein Maschenfilter 613 ist an der Tintenzufuhröffnungsseite der Tintenbahn vorgesehen und setzt den Tintenabsorber so unter Druck, daß ein komprimierter Abschnitt mit hoher Dichte im Absorber 609 erhalten wird. Daher hält der komprimierte Abschnitt sein Gleichgewicht bei, um die Tinte in glatter Weise vom Tintenabsorber zum Aufzeichnungskopf zu führen.A mesh filter 613 is provided on the ink supply port side of the ink path and pressurizes the ink absorber so that a compressed portion with high density is obtained in the absorber 609. Therefore, the compressed portion maintains its balance to guide the ink from the ink absorber to the recording head in a smooth manner.
Aufgrund des Ventilmechanismus 614, der auf das abstromseitige Ende des Filters 613 in der Patrone 604 einwirkt, leckt keine Tinte aus der Tintenpatrone 604, wenn die Tintenpatrone vom Aufzeichnungskopf 602 getrennt wird.Due to the valve mechanism 614 acting on the downstream end of the filter 613 in the cartridge 604, no ink leaks from the ink cartridge 604 when the ink cartridge is separated from the recording head 602.
Figur 9A zeigt eine Tintenbahn von der Tintenpatrone 604, die den in den Figuren 8A und 8B gezeigten Ventilmechanis-Figure 9A shows an ink path from the ink cartridge 604, which includes the valve mechanism shown in Figures 8A and 8B.
mus besitzt, zum Aufzeichnungskopf 602, während Figur 9B eine äquivalente elektrische Schaltung zeigt, die dieser Tintenbahn entspricht.mus, to the recording head 602, while Figure 9B shows an equivalent electrical circuit corresponding to this ink path.
In diesen Figuren wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf als Last angesehen, der negative Druck der Tinte als Spannung, der Tintendurchsatz als Stromstärke, der Tintenströmungswiderstand als Drahtwiderstand und der Strömungswiderstand in der Tintenpatrone 604 als Innenwiderstand. Der Strömungswiderstand sollte daher abgesenkt werden, um dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf 602 eine große Tintenmenge zuführen zu können.In these figures, the ink jet recording head is regarded as a load, the negative pressure of the ink as a voltage, the ink flow rate as a current, the ink flow resistance as a wire resistance, and the flow resistance in the ink cartridge 604 as an internal resistance. The flow resistance should therefore be lowered in order to supply a large amount of ink to the ink jet recording head 602.
Figur 1OA zeigt den Anteil eines jeden Teiles des Strömungswiderstandes des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes 602 sowie die Tintenpatrone 604, die den in den Figuren 8A und 8B gezeigten Ventilmechanismus des Vergleichsbeispiels besitzt. Jedes Bezugszeichen entspricht dem der Figuren 8A und 8B.Figure 10A shows the proportion of each part of the flow resistance of the ink jet recording head 602 and the ink cartridge 604 having the valve mechanism of the comparative example shown in Figures 8A and 8B. Each reference numeral corresponds to that of Figures 8A and 8B.
Figur 1OB zeigt den Anteil eines jeden Teiles des Strömungswiderstandes ■der Tintenpatrone 3 der vorliegenden Ausführungsfoma. Die Tintenpatrone 3 der vorliegenden Ausführungsform besitzt nicht das Filter 613 und den Ventilmechanismus 614 des Vergleichsbeispiels. Ferner ist der Strömungswiderstand des Tinteninduzierelementes 47 vergleichsweise gering, so daß der Aufzeichnungskopf 2 in der Lage ist, während der Dauer des Drückens mit hoher Geschwindigkeit in konstanter Weise eine geeignete Tintenmenge zu erhalten. Jedes Bezugszeichen entspricht dem der Figur 3.Figure 10B shows the proportion of each part of the flow resistance of the ink cartridge 3 of the present embodiment. The ink cartridge 3 of the present embodiment does not have the filter 613 and the valve mechanism 614 of the comparative example. Furthermore, the flow resistance of the ink inducing element 47 is comparatively small, so that the recording head 2 is able to obtain an appropriate amount of ink constantly during the period of high-speed printing. Each reference numeral corresponds to that of Figure 3.
Die Figuren HA und HB zeigen eine Variation der Tintenzufuhr zum Aufzeichnungskopf, wenn der VentilmechanismusFigures HA and HB show a variation of the ink supply to the recording head when the valve mechanism
* mm* mm mmmm mm #« ·«#« ·«
des Vergleichsbeispiels {Figur HA) oder das Tinteninduzierelement des vorliegenden Beispiels (Figur HB) verwendet wird.of the comparative example {Figure HA) or the ink inducing element of the present example (Figure HB) is used.
In diesen Figuren ist mit "P" ein Bild eines Druckmusters gezeigt, das Linien- und volle Bereiche aufweist. Mit "C" ist der Linienbereich des Bildes bezeichnet, während "B" den vollen Bereich desselben wiedergibt.In these figures, "P" shows an image of a print pattern having line and solid areas. "C" denotes the line area of the image, while "B" represents the solid area of the image.
Während einer Ruheperiode des Druckvorganges wird der Druck in der Tintenbahn nahezu in einen Bereich von -60 mm bis - 80 mm Wassersäule gegen den Druck der Außenatmosphäre über eine Kapillarkraft gehalten, die dafür verantwortlich ist, daß die Tinte im Tintenabsorber gehalten wird.During a rest period of the printing process, the pressure in the ink path is kept almost in a range of -60 mm to -80 mm water column against the pressure of the outside atmosphere via a capillary force, which is responsible for keeping the ink in the ink absorber.
Gemäß den Ergebnissen der Messung im Ruhezustand befindet sich die mit dem Ventilmechanismus versehen Tintenpatrone unter einem Druck von etwa - 60 mm Wassersäule (Figur HA), während sich die mit dem Tinteninduzierelement versehene Tintenpatrone unter einem Druck von etwa - 80 mm .. Wassersäule (Figur HB) gegenüber Atmosphärendruck befindet. According to the results of the measurement in the resting state, the ink cartridge equipped with the valve mechanism is under a pressure of about - 60 mm water column (Figure HA), while the ink cartridge equipped with the ink inducing element is under a pressure of about - 80 mm .. water column (Figure HB) compared to atmospheric pressure.
Während des Drückens eines Musters, das einen Abschnitt besitzt, der eine große Tintenmenge benötigt (d.h. voller Abschnitt), wird ein auf den Strömungswiderstand zurückzuführender Druckverlust in der Tintenpatrone mit dem Ventilmechanismus beobachtet, wie in Figur ILA gezeigt. Andererseits verursacht die Tintenpatrone gemäß der vorliegenden Neuerung keine derartigen Probleme, d.h. die Größe des Druckverlustes ist extrem niedrig, so daß diese Patrone für einen Druck mit hoher Geschwindigkeit u.a. geeignet ist.During printing of a pattern having a portion requiring a large amount of ink (i.e., full portion), a pressure loss due to flow resistance is observed in the ink cartridge having the valve mechanism as shown in Figure 11A. On the other hand, the ink cartridge according to the present invention does not cause such problems, i.e., the amount of pressure loss is extremely small, so that this cartridge is suitable for high-speed printing and the like.
• .»· am • .»· on &phgr;&phgr; &bgr;» «« &bgr;» ««
Des weiteren ist festzxisteilen, daß die Tintenpatrone gemäß dem vorliegenden Alisführungsbeispiel in der Lage ist, trotz einer Ruhezeit über eine lange Dauer oder nach einer solchen Ruhezeit ihre ausgezeichnete Zuverlässigkeit beizubehalten. Hingegen werden bei einer herkömmlichen TintenstrahlaufZeichnungsvorrichtung nach einer Ruhezeit über eine lange Dauer in einfacher Weise Luftblasen in der Tintenbahn der Tintenstrahlaufzeichnungseinheit erzeugt, wobei diese Luftblasen für unzureichende Ergebnisse beim Druck verantwortlich sind. Mit anderen Worten, die Luftblasen können den Tintenstrom zum Aufzeichnungskopf blockieren, so daß der Aufzeichnungskopf nach der langen Ruhezeit den Druckvorgemg nicht durchführen kann. Wenn einige Luftblasen, die normalerweise mit gesättigtem Dampf gefüllt sind, während der Ruheperiode in die Tintenbahn eingeführt werden, nimmt das Volumen der Luftblasen zu, da die Luft durch die Wand in die Tintenbahn eindringt und die Menge des Dampfes über eine osmotische Wirkung der 0 Außenatmosphäre verdünnt. Zur Lösung dieser Probleme wurde vorgeschlagen, einen Timer zum Zählen der Periode einer Nachruhezeit am Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu montieren und diese Zeit zu zählen. Wenn die Operationszeit länger dauert als die vorstehend beschriebene Periode, beginnt man mit dem Pumpen, um die Luftblasen mit der Tinte zu entfernen.Furthermore, it is found that the ink cartridge according to the present embodiment is capable of maintaining its excellent reliability despite a rest period for a long period or after such a rest period. On the other hand, in a conventional ink jet recording apparatus, after a rest period for a long period, air bubbles are easily generated in the ink path of the ink jet recording unit, and these air bubbles are responsible for insufficient results in printing. In other words, the air bubbles may block the flow of ink to the recording head so that the recording head cannot perform the printing process after the long rest period. If some air bubbles, which are normally filled with saturated vapor, are introduced into the ink path during the rest period, the volume of the air bubbles increases because the air penetrates into the ink path through the wall and dilutes the amount of vapor through an osmotic effect of the outside atmosphere. To solve these problems, it has been proposed to mount a timer for counting the period of post-rest time on the ink jet recording head and count this time. When the operation time is longer than the period described above, pumping is started to remove the air bubbles with the ink.
Gelegentlich wachsen jedoch die Luftblasen innerhalb der vorstehend beschriebenen Zeitdauer unter schlechten Umweltbedingungen, beispielsweise einer extrem hohen Temperatur und einer niedrigen relativen Feuchtigkeit. Diese gewachsenen Luftblasen unterbrechen den Tintenstrom zum Aufzeichnungskopf, so daß sich schlechte Druckmöglichkei-However, occasionally the air bubbles grow within the above-described period under poor environmental conditions, such as extremely high temperature and low relative humidity. These grown air bubbles interrupt the flow of ink to the recording head, resulting in poor printing.
ten ergeben. Insbesondere dann, wenn der Ventilmechanismus 614 beim Verbinden oder Trennen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes 602 und der Tintenpatrone 601 angetrieben wird, wie in Figur 8A gezeigt, kann Luft von der Außenseite in einen bestimmten Bereich der Tintenbahn eingeführt werden. Der Ventilmechanismus trifft daher bei den vorstehend beschriebenen Umweltbedingungen auf ungünstige Gegebenhei ten.Particularly, when the valve mechanism 614 is driven when connecting or disconnecting the ink jet recording head 602 and the ink cartridge 601 as shown in Figure 8A, air from the outside may be introduced into a certain area of the ink path. The valve mechanism therefore encounters adverse conditions under the environmental conditions described above.
Neuerungsgemäß besitzt die Tintenpatrone das Tinteninduzierelement mit einem Tintenkontaktbereich. Ein Meniskus kann daher über den gesamten Tintenkontaktbereich geformt werden, der dafür verantwortlich ist, das Einströmen von Luftblasen beim Trennen des Aufzeichnungskopfes und der Tintenpatrone zu verhindern. Neuerungsgemäß wird ferner das Filter des Aufzeichnungskopfes in direkten Druckkontakt mit dem Tinteninduzierelement gebracht, so daß im Vergleich zu dem Ventilmechanismus ein möglicher Bereich, der das Eindringen von Luft ermöglichen könnte, verringert 0 wird. Die Tintenpatrone der vorliegenden Neuerung macht es daher möglich, Luft an der Verbindungsstelle zu entfernen, um das Auftreten von Luft im Verbindungsabschnitt oder in der Tintenbahn zu verhindern.According to the invention, the ink cartridge has the ink inducing element having an ink contact area. A meniscus can therefore be formed over the entire ink contact area, which is responsible for preventing the inflow of air bubbles when the recording head and the ink cartridge are separated. Furthermore, according to the invention, the filter of the recording head is brought into direct pressure contact with the ink inducing element, so that a possible area that could allow the ingress of air is reduced compared with the valve mechanism. The ink cartridge of the present invention therefore makes it possible to remove air at the joint to prevent the occurrence of air in the joint portion or in the ink path.
< Aus führungs form 2 >< Embodiment 2 >
Figur 12 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Aufzeichnungseinheit gemäß der vorliegenden Neuerung. Bei dieser Ausführungsform ist ein Tinteninduzierelement 47 in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform 1 vorgesehen, mit der Ausnahme, daß das Element 47 in einem Halterabschnitt 41 gleiten kann, um mit dem Filter 43 des Aufzeichnungskopfes 2 in Richtung des Pfeiles D in Kontakt zu treten. Das TinteninduzierelementFigure 12 is a cross-sectional view of a second embodiment of the recording unit according to the present invention. In this embodiment, an ink inducing member 47 is provided in the same manner as in Embodiment 1, except that the member 47 can slide in a holder portion 41 to contact the filter 43 of the recording head 2 in the direction of arrow D. The ink inducing member
47 wird gegen den Tintenabsorber 37 gepreßt, der in der Tintenkammer komprimiert ist. Das Element 47 empfängt somit die Reaktionskraft, die auf den Tintenzuführabschnitt 39 gerichtet ist. Wie in dieser Figur gezeigt, schlägt jedoch eine Kante des Tinteninduzierelementes 47 gegen einen Anschlag 49.47 is pressed against the ink absorber 37 compressed in the ink chamber. The member 47 thus receives the reaction force directed to the ink supply section 39. However, as shown in this figure, an edge of the ink inducing member 47 strikes against a stopper 49.
Wenn der Tinteneinlaßabschnitt 45 des Aufzeichnungskopfes 2 in den Tintenzuführabschnitt 39 der Tintenpatrone 3 eingesetzt wird, berührt der Tinteneinlaßabschnitt 45 das Tinteninduzierelement 47. Bei der Ausführungsform 1 hängt die Größe der Kraft zum Pressen des Tinteneinlaßabschnittes gegen das Tinteninduzierelement von der Beziehung zwischen diesen Elementen ab. Bei der Ausführungsform 2, bei der das Tinteninduzierelement als gleitendes Element ausgebildet ist, hängt jedoch die Größe der Kraft vom Zustand des Pressens des Tinteneinlaßabschnittes in den Tintenabsorber und einer Gleitdistanz des Tinteninduzierelementes durch Einsetzen des Tinteneinlaßabschnittes ab.When the ink inlet portion 45 of the recording head 2 is inserted into the ink supply portion 39 of the ink cartridge 3, the ink inlet portion 45 contacts the ink inducing member 47. In the embodiment 1, the magnitude of the force for pressing the ink inlet portion against the ink inducing member depends on the relationship between these members. However, in the embodiment 2 in which the ink inducing member is formed as a sliding member, the magnitude of the force depends on the state of pressing the ink inlet portion into the ink absorber and a sliding distance of the ink inducing member by inserting the ink inlet portion.
Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion stehen das Filter und das Tinteninduzierelement in stabilem Druckkontakt miteinander, selbst wenn das Tinteninduzierelement in Längsrichtung mit falschen Abmessungen versehen ist, da diese Abmessungsfehler durch Gleiten des Tinteninduzierelementes kompensiert werden können.With the above construction, the filter and the ink inducing element are in stable pressure contact with each other even if the ink inducing element is provided with incorrect dimensions in the longitudinal direction, since these dimensional errors can be compensated by sliding the ink inducing element.
Wenn das Tinteninduzierelement 47 ohne Gleitbewegung fixiert ist, besteht die Möglichkeit, daß der Tintenstrom entlang der Tintenbahn durch Lücken zwischen dem Tinteneinlaßabschnitt und dem Tinteninduzierelement unterbrochen wird. Diese Lücken können durch eine ungenaue Verbindung aufgrund von Konstruktionsproblemen des Tinteninduzierelementes hervorgerufen werden, beispielsweise eine unebeneWhen the ink inducing member 47 is fixed without sliding movement, there is a possibility that the ink flow along the ink path is interrupted by gaps between the ink inlet section and the ink inducing member. These gaps may be caused by inaccurate connection due to design problems of the ink inducing member, such as uneven
Endfläche und eine kurze Länge desselben, die auf eine schlechte Bearbeitungsgenauigkeit zurückzuführen sind. Wenn das Tinteninduzierelement zu lang ausgebildet istf tritt andererseits ein Überdruck des Tinteneinlaßabschnittes gegen das Tinteninduzierelement auf, so daß die Fasern im Tinteninduzierelement verformt werden und ein örtlicher Bereich gebildet wird, durch den die Tinte nicht strömen kann. Das hat zur Folge, daß der Aufzeichnungskopf eine unzureichende oder nicht konstante Tintenzufuhr erhält.end face and a short length thereof, which are due to poor machining accuracy. On the other hand, if the ink inducing member is formed too long, an overpressure of the ink inlet portion against the ink inducing member occurs, so that the fibers in the ink inducing member are deformed and a local area is formed through which the ink cannot flow. As a result, the recording head receives insufficient or inconsistent ink supply.
Gemäß dem Gleitmechanismus des Tinteninduzierelementes ist es daher möglich, einen stabilen Druckkontaktzustand herzustellen und ferner das Einströmen von Luft während der Verbindungsphase beim Befestigen und Lösen der Tintenpatrone in bezug auf den Aufzeichnungskopf zu verhindern, und zwar immer wieder. Des weiteren können die Kosten des Produktes herabgesetzt werden, da diese Dimensionsfehler durch das Gleiten des Tinteninduzierelementes kompensiert werden können. Es ist daher nicht erforderlich, das Tinteninduzierelement genau herzustellen.Therefore, according to the sliding mechanism of the ink inducing member, it is possible to establish a stable pressure contact state and further prevent the inflow of air during the connection phase of attaching and detaching the ink cartridge with respect to the recording head, time and again. Furthermore, since these dimensional errors can be compensated by the sliding of the ink inducing member, the cost of the product can be reduced. Therefore, it is not necessary to manufacture the ink inducing member precisely.
Das Tinteninduzierelement sollte so angeordnet sein, daß es mindestens um 0,1 mm oder mehr (untere Grenze der Gleitdistanz) gleiten kann, da das Filter durch Veränderung der Form der Kontaktfläche des Tinteninduzierelementes mit diesem in Kontakt gebracht werden kann, indem die Größe des hierauf aufzubringenden Drucks verändert wird.The ink inducing element should be arranged so that it can slide at least 0.1 mm or more (lower limit of sliding distance) because the filter can be brought into contact with the ink inducing element by changing the shape of the contact surface of the ink inducing element by changing the amount of pressure to be applied thereto.
Die elastische Verformung erzeugt jedoch einige Probleme. Wenn das Filter über eine lange Zeit (d.h. einige Monate oder einige Jahre) gegen das Tinteninduzierelement gepreßt wird, kann die kontraktive Fläche des Tinteninduzierelementes in bezug auf das Filter einem Kriechvorgang (d.h. einer plastischen Verformung) ausgesetzt worden sein, soHowever, the elastic deformation creates some problems. If the filter is pressed against the ink inducing element for a long time (i.e., several months or several years), the contractive surface of the ink inducing element with respect to the filter may be subjected to creep (i.e., plastic deformation), so
daß die Kraft, die das Filter wegdrückt (abstoßende Kraft), allmählich reduziert worden ist. Folglich üben das Filter und das Tinteninduzierelement keine gleichmäßigen Kräfte gegeneinander aus, und ihre Kontraktionsflächen werden schlecht, so daß Luft in die Tintenbahn eingeführt werden kann und den Tintenstrom zum Aufzeichnungskopf unterbricht. Folglich wird der Tintenausstoßzustand des Aufzeichnungskopfes schlecht.that the force pushing the filter away (repulsive force) has been gradually reduced. Consequently, the filter and the ink inducing element do not exert uniform forces against each other, and their contraction areas become poor, so that air may be introduced into the ink path and interrupt the flow of ink to the recording head. Consequently, the ink ejection state of the recording head becomes poor.
Zur Lösung des vorstehend beschriebenen Kriechphänomens ist das Tinteninduzierelement gleitend in der Tintenpatrone gelagert und wird durch Aufnahme der Rückstoßkraft des Schwammes in der Tintenpatrone gegen das Filter gepreßt. To solve the creep phenomenon described above, the ink inducing element is slidably mounted in the ink cartridge and is pressed against the filter by absorbing the recoil force of the sponge in the ink cartridge.
Das Tinteninduzierelement sollte daher eine Gleitdistanz von mindestens 0,1 ra oder mehr in der Tintenpatrone besitzen, um den erforderlichen Druck von 5 g/mnr (experimentell ermittelter Wert) am Druckkontaktpunkt zu erhalten. Es versteht sich, daß die Gleitdistanz von mindestens 0,1 mm oder mehr ein bevorzugter Zustand ist, um eine Korrektur eines Abmessungsfehlers der Herstellung der Tintenpatrone oder des Tinteninduzierelementes durchzuführen. Therefore, the ink inducing member should have a sliding distance of at least 0.1 ra or more in the ink cartridge in order to obtain the required pressure of 5 g/mnr (experimentally determined value) at the pressure contact point. It is understood that the sliding distance of at least 0.1 mm or more is a preferable condition in order to make correction of a dimensional error of manufacture of the ink cartridge or the ink inducing member.
Die obere Grenze der Gleitdistanz des Tinteninduzierelementes beträgt 3 mm oder weniger, vorzugsweise 2 mm oder weniger, am bevorzugtesten 1 mm oder weniger. Darüber hinaus unterscheidet sich der Elastizitätsmodul des Tintenabsorbers von dem des Tinteninduzierelementes, wird jedoch ebenfalls elastisch verformt. Daher liegt die obere Grenze der Gleitdistanz des Tintenabsorbers bei 3 mm oder darunter, vorzugsweise 2 mm oder darunter, am bevorzugtesten 1 mm oder darunter, um das Kriechphänomen zu verhindern, ge-The upper limit of the sliding distance of the ink inducing member is 3 mm or less, preferably 2 mm or less, most preferably 1 mm or less. In addition, the elastic modulus of the ink absorber is different from that of the ink inducing member, but is also elastically deformed. Therefore, the upper limit of the sliding distance of the ink absorber is 3 mm or less, preferably 2 mm or less, most preferably 1 mm or less, in order to prevent the creep phenomenon.
53 53
maß dem die Kraft, die das Tinteninduzierelement wegdrückt, in gleicher Weise wie die des Tinteninduzierelementes allmählich reduziert wird.degree in which the force pushing the ink inducing element away is gradually reduced in the same way as that of the ink inducing element.
Wenn ein anderer Typ von Tintenabsorber verwendet wird, der durch einen niedrigen Kompressionsgrad und einen niedrigen Elastizitätsmodul gekennzeichnet ist, wird das Tinteninduzierelement allgemein unter Druck in den Tintenabsorber eingesetzt. In diesem Fall ist ebenfalls eine untere Grenze der Gleitdistanz festgelegt, und zwar in Abhängigkeit vom Ausmaß der Kraft, die vom Tinteninduzierelement auf den Tintenabsorber ausgeübt wird.When another type of ink absorber is used which is characterized by a low compression ratio and a low elastic modulus, the ink inducing member is generally inserted into the ink absorber under pressure. In this case, too, a lower limit of the sliding distance is set depending on the magnitude of the force exerted by the ink inducing member on the ink absorber.
Der Begriff "unter Druck einsetzen" kann so definiert werden, daß eine Kraft aufgebracht wird, die größer ist als die des Druckkontaktzustandes, bei dem das Tinteninduzierelement gegen den Tintenabsorber gepreßt wird. Mit anderen Worten, das Tinteninduzierelement wird in den Tintenabsorber gedrückt, um hier zwischen einen engen Kontakt herzustellen. The term "press-insertion" can be defined as applying a force greater than that of the pressure-contact state in which the ink inducing element is pressed against the ink absorber. In other words, the ink inducing element is pressed into the ink absorber to make close contact therebetween.
Wie vorstehend beschrieben, können das Filter des Tinteneinlaßabschnittes des Aufzeichnungskopfes und das gleitend ausgebildete Tinteninduzierelement im Vergleich zum festen Typ in einen perfekteren Kontakt miteinander gebracht werden, da das Tinteninduzierelement in der Einsatzrichtung des Tinteneinlaßabschnittes in die Tintenpatrone gleiten kann, um eine bevorzugte Anpassung zu erreichen. Die Tintenbahn kann daher von der Tintenpatrone zum Aufzeichnungskopf perfekter ausgebildet werden, und Luft kann nur schwieriger in die Tintenbahn eindringen, so daß die Menge der zugeführten Tinte nicht reduziert werden kann. Es kann daher ein Druck mit hoher Qualität erreicht werden.As described above, since the ink inducing element can slide in the insertion direction of the ink inlet portion into the ink cartridge to achieve preferential fitting, the filter of the ink inlet portion of the recording head and the slidably formed ink inducing element can be brought into more perfect contact with each other as compared with the fixed type. The ink path can therefore be formed more perfectly from the ink cartridge to the recording head, and air is more difficult to enter the ink path, so that the amount of ink supplied cannot be reduced. High-quality printing can therefore be achieved.
Um einen geeigneten Kontakt zwischen dem Filter des Aufzeichnungskopfes und dean Tinteninduzierelement herzustellen, wird bevorzugt, daß das Tinteninduzierelement einen gewissen Grad an elastischer Spannung besitzt, d.h. ein reversibles Dimensionsansprechverhalten gegenüber Spannungen, die einer Kraft zur Bewegung einer Stange (1 mm2 im Querschnittsbereich) um 1 mm in Rückwärtsrichtung entsprechen, was einem Bereich von 100 gf/mm^ bis 500 gf/mm^ entspricht.In order to establish a suitable contact between the filter of the recording head and the ink inducing element, it is preferred that the ink inducing element has a certain degree of elastic strain, ie, a reversible dimensional response to strains corresponding to a force for moving a rod (1 mm 2 in cross-sectional area) by 1 mm in the backward direction, which corresponds to a range of 100 gf/mm^ to 500 gf/mm^.
Darüber hinaus führt die Tintenpatrone der vorliegenden Ausführungsform auch zu zufriedenstellenden Ergebnissen in bezug auf die Tintenzufuhr nach der Wiederverbindung mit dem Aufzeichnungskopf, was auf ihre Konstruktion zurückzuführen ist. Mit anderen Worten, das Tinteninduzierelement befindet sich zu jedem Zeitpunkt im Zustand eines Druckkontaktes mit dem Schwamm, um der Forderung gerecht zu werden, daß ein Tintenauslaßbereich des Schwammes in der Tintenpatrone immer in einem zusammengepreßten Zustand sein muß, wenn der Aufzeichnungskopf entfernt wird. Ein Aufzeichnungskopf, bei dem der Schwamm der Tintenpatrone direkt vom Aufzeichnungskopf komprimiert wird, kann im entfernten Zustand diese Kompressionskraft gegen den Schwamm nicht aufrechterhalten, so daß Luft in den Schwamm eindringen kann, wenn der Aufzeichnungskopf mit der Tintenpatrone wieder verbunden wird.Moreover, the ink cartridge of the present embodiment also provides satisfactory results in terms of ink supply after reconnection to the recording head, owing to its construction. In other words, the ink inducing element is in a state of pressure contact with the sponge at all times to meet the requirement that an ink outlet portion of the sponge in the ink cartridge must always be in a compressed state when the recording head is removed. A recording head in which the sponge of the ink cartridge is directly compressed by the recording head cannot maintain this compression force against the sponge in the removed state, so that air may enter the sponge when the recording head is reconnected to the ink cartridge.
Bei der Konstruktion der Tintenpatrone der vorliegenden Ausführungsform wird der Schwamm in der Tintenpatrone durch deren Innenwand komprimiert gelagert, wie in Figur 12 gezeigt. Die Tintenauslaßseite des Schwammes wird jedoch vom Tinteninduzierelement mit einer höheren Kompressionskraft als durch die Innenwand unter Druckkontakt gesetzt. Der Druckkontaktpunkt ist der am meisten verformteIn the construction of the ink cartridge of the present embodiment, the sponge is stored in the ink cartridge compressed by the inner wall thereof, as shown in Figure 12. However, the ink outlet side of the sponge is press-contacted by the ink inducing element with a higher compression force than that by the inner wall. The press-contact point is the most deformed
Abschnitt des Schwammes, so daß die Tinte im Schwamm dazu neigt, sich am Druckkontaktpunkt zu konzentrieren.section of the sponge so that the ink in the sponge tends to concentrate at the printing contact point.
Wenn ein Schwamm mit einem vergleichsweise niedrigeren Grad an Kompression in der Patrone oder mit einem vergleichsweise niedrigeren Elastizitätsmodul verwendet wird, wird es bevorzugt, das Tinteninduzierelement unter Druck in den Schwamm einzusetzen, um die vorstehend erwähnte Verformung sicherzustellen und die Tinte am Druckeinsetzpunkt zu konzentrieren.When a sponge having a comparatively lower degree of compression in the cartridge or having a comparatively lower elastic modulus is used, it is preferable to insert the ink inducing element into the sponge under pressure in order to ensure the above-mentioned deformation and to concentrate the ink at the pressure insertion point.
Der Begriff "Einsetzen unter Druck" kann so definiert werden, daß eine Kraft aufgebracht wird, die größer ist als
die des Druckkontaktzustandes.
15The term "pressurized insertion" can be defined as applying a force greater than that of the pressure contact condition.
15
Es ist auch möglich, das Tinteninduzierelement durch die in Figur 13 gezeigte Struktur zu ersetzen, bei der ein Filter 38 in Druckkontakt mit dem Tintenabsorber 37 steht.It is also possible to replace the ink inducing element with the structure shown in Figure 13, in which a filter 38 is in pressure contact with the ink absorber 37.
Genauer gesagt, es wird nicht nur die vorstehend beschriebene Konstruktion ausgebildet, bei der die im Tintenabsorber gehaltene Tinte an der Seite des Tintenzuführabschnittes gehalten wird, sondern auch die in Figur 13 gezeigte Konstruktion. Bei dieser Konstruktion steht ein Filter 38 am Verbindungsabschnitt 39 (Tintenzuführabschnitt) mit dem Tintenabsorber 37 in Druckkontakt, so daß die Tinte immer an der Seite des Tintenzuführabschnittes 39 zentriert wird.More specifically, not only the above-described structure in which the ink held in the ink absorber is held on the side of the ink supply section, but also the structure shown in Fig. 13 is formed. In this structure, a filter 38 at the connecting section 39 (ink supply section) is in pressure contact with the ink absorber 37 so that the ink is always centered on the side of the ink supply section 39.
Durch einen Versuch wurde jedoch von den Erfindern festgestellt, daß eine Tintenstrahleinheit mit einer derartigen Konstruktion die folgenden Probleme besitzt.However, through an experiment, the inventors found that an ink jet unit having such a construction has the following problems.
Wie in Figur 13 gezeigt, ist die Tintenbahn 36 gegenüber der äußeren Atmosphäre isoliert, indem der Verbindungsabschnitt während des Verbindens des Aufzeichnungskopfes 2 mit der Tintenpatrone 3 über den O-Ring 35 abgedichtet ist. Wenn der Tinteneinlaßabschnitt 45 in den Tintenzuführabschnitt 39 eingesetzt wird, setzt der O-Ring die Luft in einem inneren Abschnitt unter Druck, der als Teil der Tintenbahn 36 in Richtung auf das Maschenfilter 38 ausgebildet wird. Daher bewegt sich die Luft zum Maschenfilter 38 und dringt dann in das Filter 38 ein. Im Filter 38 verbleibt die Luft in Form von Luftblasen und unterbricht die Tintenbahn oder dispergiert in den Schwamm 37 (in der Figur ist dies durch Pfeile und einen Buchstaben A angedeutet). Das hat zur Folge, daß die Tinte nur schlecht von der Tintenpatrone 3 dem Aufzeichnungskopf 2 zugeführt wird, so daß die Druckgualität verschlechtert wird.As shown in Figure 13, the ink path 36 is isolated from the outside atmosphere by sealing the connecting portion during connection of the recording head 2 to the ink cartridge 3 via the O-ring 35. When the ink inlet portion 45 is inserted into the ink supply portion 39, the O-ring pressurizes the air in an inner portion formed as part of the ink path 36 toward the mesh filter 38. Therefore, the air moves to the mesh filter 38 and then enters the filter 38. In the filter 38, the air remains in the form of air bubbles and interrupts the ink path or disperses into the sponge 37 (indicated by arrows and a letter A in the figure). As a result, the ink is poorly supplied from the ink cartridge 3 to the recording head 2, so that the printing quality is deteriorated.
Diese Art von Problemen kann in wirksamer Weise durch Verwendung des Tinteninduzierelementes der vorliegenden Neuerung gelöst werden. Mit anderen Worten, das Tinteninduzierelement stoppt die Bewegung der Luft, so daß diese nicht in die Tintenabsorberseite der Tintenpatrone gepreßt werden kann, durch die vergleichsweise große Kapillarkraft des Tinteninduzierelementes.This kind of problems can be effectively solved by using the ink inducing element of the present invention. In other words, the ink inducing element stops the movement of the air so that it cannot be pressed into the ink absorbing side of the ink cartridge by the comparatively large capillary force of the ink inducing element.
Es wird jedoch bevorzugt, die Tintenpatrone in der nachfolgend beschriebenen Weise auszubilden, um das Einströmen von Luft noch perfekter zu stoppen.However, it is preferable to design the ink cartridge in the manner described below in order to stop the inflow of air even more perfectly.
< Ausführungsform 3 >< Embodiment 3 >
Es wird nunmehr eine TintenstrahlaufZeichnungseinheit der vorliegenden Ausführungsform der Neuerung im einzelnen in Verbindung mit den Figuren 14A-14C beschrieben.An ink jet recording unit of the present embodiment of the invention will now be described in detail in conjunction with Figures 14A-14C.
Die TintenstrahlaufZeichnungseinheit der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Ausführungsform. 1 oder 2, mit der Ausnahme, daß eine Luftverbindungsbahn in der Tinten-Strahlpatrone ausgebildet ist, um die Bildung der vorstehend beschriebenen Luftschicht noch besser zu verhindern.The ink jet recording unit of the present embodiment is the same as Embodiment 1 or 2, except that an air communication path is formed in the ink jet cartridge to further prevent the formation of the above-described air layer.
Die Figuren 14A-14C zeigen Querschnittsansichten der Tintenstrahlauf Zeichnungseinheit, wobei Figur 14A einen von der Tintenpatrone 3 entfernten Aufzeichnungskopf 2 zeigt, Figur 14B beide Elemente im verbundenen Zustand zeigt und Figur 14C eine Teilansicht in Richtung der Linie C-C in Figur 14B ist.Figures 14A-14C are cross-sectional views of the ink jet recording unit, wherein Figure 14A shows a recording head 2 removed from the ink cartridge 3, Figure 14B shows both elements in a connected state, and Figure 14C is a partial view taken in the direction of line CC in Figure 14B.
Das Tinteninduzierelement 47 ist zwischen einer Öffnung (d.h. einem Tintenauslaß) 391, die an der Vorderseite der Tintenpatrone 3 ausgebildet ist, und einem Schwamm (d.h. einem porösen Element) 37, der im Inneren der Tintenpatrone 3 vorgesehen ist, angeordnet. Das Tinteninduzierelement 47 wird von einem Lagerbereich 41 gelagert, bei dem es sich um den schwammseitigen Teil der inneren Umfangsflache des Tintenzuführabschnittes 39 handelt. Wie in der Figur gezeigt, wird etwa über die Hälfte des Tinteninduzierelementes 47 vom Lagerbereich 41 an der Umfangsflache des Elementes 47 in Axialrichtung desselben gelagert.The ink inducing member 47 is arranged between an opening (i.e., an ink outlet) 391 formed on the front side of the ink cartridge 3 and a sponge (i.e., a porous member) 37 provided inside the ink cartridge 3. The ink inducing member 47 is supported by a support portion 41 which is the sponge-side part of the inner peripheral surface of the ink supply section 39. As shown in the figure, about half of the ink inducing member 47 is supported by the support portion 41 on the peripheral surface of the member 47 in the axial direction thereof.
Der restliche Teil der Umfangsflache ist der Luft in der Tintenpatrone 3 frei ausgesetzt. Mit anderen Worten, nur ein Ende des Tinteninduzierelementes 47 steht mit dem Schwamm 37 in Kontakt, während das andere Ende frei ist und der äußeren Atmosphäre durch den Tintenauslaß 39 der Tintenpatrone 3 ausgesetzt ist. Ferner wird ein Rand des freien Endes des Tinteninduzierelementes 47 durch eine Lagerplatte 49 gelagert, die auf der inneren UmfangsflacheThe remaining part of the peripheral surface is freely exposed to the air in the ink cartridge 3. In other words, only one end of the ink inducing member 47 is in contact with the sponge 37, while the other end is free and exposed to the external atmosphere through the ink outlet 39 of the ink cartridge 3. Further, an edge of the free end of the ink inducing member 47 is supported by a bearing plate 49 which is provided on the inner peripheral surface.
der Grenze zwischen dem Lagerbereich 49 und dem Tintenauslaß 391 in diametraler Richtung steht. Das Tinteninduzierelement 47 kann somit nicht vom Tintenauslaß vorstehen.the boundary between the bearing area 49 and the ink outlet 391 in the diametrical direction. The ink inducing element 47 can therefore not protrude from the ink outlet.
In der inneren Umfangsflache des Lagerbereiches 41 sind Nuten 42 in Tintenzuführrichtung ausgebildet. Diese Nuten 42 dienen als Luftverbindungswege zwischen dem Tinteninduzierelement 47 und dem Lagerbereich 41. Darüber hinaus besitzt die Innenseite der Tintenpatrone eine Vielzahl von VorSprüngen (Rippen) 3a, die in Tintenzuführrichtung länglich ausgebildet sind. Daher wird der Schwamm 37 durch diese Rippen 3a gelagert, so daß ein Freiraum zwischen dem Schwamm 37 und der Innenwand der Tintenpatrone 3 gebildet wird, der mit den Nuten 42 in Verbindung steht.In the inner peripheral surface of the bearing portion 41, grooves 42 are formed in the ink supply direction. These grooves 42 serve as air communication paths between the ink inducing element 47 and the bearing portion 41. In addition, the inside of the ink cartridge has a plurality of projections (ribs) 3a which are elongated in the ink supply direction. Therefore, the sponge 37 is supported by these ribs 3a so that a clearance is formed between the sponge 37 and the inner wall of the ink cartridge 3, which clearance communicates with the grooves 42.
Des weiteren ist eine Luftverbindungsöffnung 48 in der Rückseitenwand der Tintenpatrone 3 ausgebildet, durch die die Luftwege 42 und der vorstehend beschriebene Freiraum mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung stehen.Furthermore, an air communication opening 48 is formed in the rear wall of the ink cartridge 3, through which the air paths 42 and the above-described free space are communicated with the outside atmosphere.
Während des Verbindens des Aufzeichnungskopfes 2 und der Tintenpatrone 3 wird daher die im Freiraum zwischen dem Tinteninduzierelement 47 und dem Verbindungspunkt vorhandene Luft in Richtung auf das Tinteninduzierelement 47 gepreßt, wenn der Tinteneinlaßabschnitt des Aufzeichnungskopfes 2 gegen das Tinteninduzierelement 47 gepreßt wird.Therefore, during the connection of the recording head 2 and the ink cartridge 3, the air present in the clearance between the ink inducing member 47 and the connection point is pressed toward the ink inducing member 47 when the ink inlet portion of the recording head 2 is pressed against the ink inducing member 47.
In diesem Fall kann jedoch die Luft zur Außenseite der Tintenpatrone 3 entweichen, indem sie durch den Luftverbindungsweg dringt, der durch die Nuten 42, den vorstehend beschriebenen Freiraum und die Luftverbindungsöffnung 48 gebildet wird. Die Luft kann nicht in das Tinteninduzierelement 47 eindringen, da die Tinte durch die Kapillarkraft des Tinteninduzierelementes vom Schwamm 37 in dasIn this case, however, the air can escape to the outside of the ink cartridge 3 by penetrating through the air communication path formed by the grooves 42, the above-described clearance and the air communication hole 48. The air cannot penetrate into the ink inducing member 47 because the ink is drawn from the sponge 37 into the ink cartridge 3 by the capillary force of the ink inducing member.
Ende des Aufzeichnungskopfes 2 eingeführt wird. Die Tinte, Luftblasen, ein Gemisch hiervon o.a. können nicht in die Tintenbahn oder in das Tinteninduzierelement eindringen, indem sie die äußere Umfangsfläche des Tinteninduzierelementes durchdringen, da das Element einen durch das Bindemittelharz o.a. gehärteten Bereich aufweist.end of the recording head 2. The ink, air bubbles, a mixture thereof or the like cannot enter the ink path or the ink inducing element by penetrating the outer peripheral surface of the ink inducing element, since the element has a portion hardened by the binder resin or the like.
Zum Zeitpunkt des Trennens des Aufzeichnungskopfes 2 und der Tintenpatrone 3 wird das Tinteninduzierelement 47 von der Druckkraft des Einlaßabschnittes des Aufzeichnungskopfes 2 entspannt und bewegt sich dann in Richtung auf die Öffnung 391 der Tintenpatrone durch die Rückstellkraft, mit der der Schwamm 37 seine ursprüngliche Form wieder herstellt. Wie in der Figur gezeigt, ist in der Tintenpatrone 3 eine Lagereinrichtung 49 in der Form einer Platte ausgebildet, die auf der inneren Umfangsfläche einer Grenze zwischen dem Lagerbereich 41 und der Tintenauslaßöffnung 391 in diametraler Richtung steht. Somit kann das Tinteninduzierelement 47 nicht von der Öffnung 391 vorstehen, da es gegen die Lagereinrichtung 49 stößt und der Rand des kopfseitigen Endes des Tinteninduzierelementes 47 in gleichmäßigen Druckkontakt mit der Lagereinrichtung 49 gebracht wird.At the time of separating the recording head 2 and the ink cartridge 3, the ink inducing member 47 is relaxed from the pressing force of the inlet portion of the recording head 2 and then moves toward the opening 391 of the ink cartridge by the restoring force with which the sponge 37 restores its original shape. As shown in the figure, in the ink cartridge 3, a bearing means 49 is formed in the form of a plate which stands on the inner peripheral surface of a boundary between the bearing portion 41 and the ink outlet opening 391 in the diametrical direction. Thus, the ink inducing member 47 cannot protrude from the opening 391 because it abuts against the bearing means 49 and the edge of the head-side end of the ink inducing member 47 is brought into uniform pressing contact with the bearing means 49.
Die Luft kann daher nicht durch die Öffnung in die Tintenpatrone 2 eindringen. Der Schwamm 37 wird selbst dann mit dem Tinteninduzierelement 47 in Druckkontakt gebracht, wenn der Aufzeichnungskopf 2 und die Tintenpatrone 3 voneinander getrennt werden, so daß keine Möglichkeit besteht, daß sich eine Luftschicht zwischen ihren Kontaktflächen bildet.Therefore, the air cannot enter the ink cartridge 2 through the opening. The sponge 37 is brought into pressure contact with the ink inducing member 47 even when the recording head 2 and the ink cartridge 3 are separated from each other, so that there is no possibility of an air layer being formed between their contact surfaces.
Die Tintenpatrone 3 der vorliegenden Ausführungsform ist daher so konstruiert, daß die Luft vom Tintenzuführab-The ink cartridge 3 of the present embodiment is therefore designed so that the air from the ink supply port
": &Ggr;: &iacgr; ": &Ggr;: &iacgr;
sclinitt über den Innenraum der Tintenpatrone 3 zur Außenseite freigegeben wird, und zwar über die Luftverbindungsöffnung 48 und die Luftbahn 42, die zwischen dem Tinteninduzierelement 47 und dem Lagerbereich 41 ausgebildet ist, während das Tinteninduzierelement 47 in Druckkontakt mit dem Schwamm 37 steht. Daher kann bei der Tintenpatrone 3 der vorliegenden Ausführungsform die Luft selbst dann ohne jede Kontrolle eindringen und wieder heraustreten, wenn der Innendruck in bezug auf den äußeren atmosphärischen Druck ansteigt oder abfällt.sclinitt is released to the outside via the interior of the ink cartridge 3 through the air communication hole 48 and the air path 42 formed between the ink inducing member 47 and the bearing portion 41 while the ink inducing member 47 is in pressure contact with the sponge 37. Therefore, in the ink cartridge 3 of the present embodiment, the air can enter and exit without any control even when the internal pressure increases or decreases with respect to the external atmospheric pressure.
Daher entstehen bei der Tintenpatrone 3 der vorliegenden Ausführungsform keine Probleme, wie das Lecken von Tinte aus der Öffnung oder dem Verbindungsabschnitt und das Eindringen von Tinte in die Tintenbahn. Darüber hinaus kann bei der Tintenpatrone 3 der vorliegenden Ausführungsform die Luft von der Außenseite in Abhängigkeit von einem Absinken der Tintenmenge durch Tintenverbrauch eingeführt werden.Therefore, in the ink cartridge 3 of the present embodiment, no problems such as leakage of ink from the opening or the connecting portion and intrusion of ink into the ink path arise. Moreover, in the ink cartridge 3 of the present embodiment, the air can be introduced from the outside depending on a decrease in the amount of ink due to ink consumption.
< Ausführungsform 4 >< Embodiment 4 >
Diese Aufzeichnungseinheit der vorliegenden Ausführungsform entspricht den Ausführungsformen 1, 2 oder 3, mit der Ausnahme, daß anstelle der im Lagerbereich 41 der Tintenpatrone ausgebildeten Nuten 42 eine Luftbahn in der Umfangsflache des Tinteninduzierelementess ausgebildet ist.This recording unit of the present embodiment is the same as Embodiments 1, 2 or 3, except that an air path is formed in the peripheral surface of the ink inducing element instead of the grooves 42 formed in the bearing portion 41 of the ink cartridge.
Figur 15 ist eine Querschnittsansicht des Tinteninduzierelementes, das bei der Aufzeichnungseinheit der vorliegenden Ausführungsform Verwendung findet.Figure 15 is a cross-sectional view of the ink inducing element used in the recording unit of the present embodiment.
Das Tinteninduzierelement besteht aus einem inneren Bereich 51, einem Bindemittelbereich 52 und einer VielzahlThe ink inducing element consists of an inner region 51, a binder region 52 and a plurality of
von Nuten 42. Jede Nut 42 ist an einer Umfangsflache des Elementes ausgebildet. Die Nut 42 kann in einfacher Weise hergestellt werden, indem die Umfangsflache eines Faserbündels während der Herstellschritte des Bündels eingepreßt wird.of grooves 42. Each groove 42 is formed on a peripheral surface of the element. The groove 42 can be easily manufactured by pressing the peripheral surface of a fiber bundle during the manufacturing steps of the bundle.
Diese Art Konstruktion wird bevorzugt, um im Vergleich zu den anderen Ausführungsformen eine besonders kostengünstige Tintenpatrone herzustellen, da sowohl das Herstellungsverfahren vereinfacht als auch die Genauigkeit der Herstellung verbessert werden kann. Bei der Tintenpatrone, die die Nuten im Lagerbereich ihrer Innenseite besitzt, ist das Einschneiden oder Bearbeiten des Lagerbereiches schwieriger.This type of construction is preferred in order to produce a particularly inexpensive ink cartridge as compared with the other embodiments, since both the manufacturing process and the manufacturing accuracy can be improved. In the ink cartridge having the grooves in the bearing area of its inner side, cutting or machining the bearing area is more difficult.
< Ausführungsform 5 >< Embodiment 5 >
Figur 16 zeigt eine TintenstrahlaufZeichnungseinheit, bei der die Tintenpatrone die gleiche Konstruktion wie bei den Ausführungsformen 1 bis 4 aufweist, allerdings mit der Ausnahme, daß zwei unterschiedliche Luftbahnen ausgebildet sind. ■Figure 16 shows an ink jet recording unit in which the ink cartridge has the same construction as in Embodiments 1 to 4, except that two different air paths are formed. ■
Die erste Luftbahn entspricht der der Ausführungsform 3.The first air path corresponds to that of embodiment 3.
Mit anderen Worten, die erste Luftbahn besteht aus: einem ersten Abstandsbereich, der durch eine Vielzahl der Vorsprünge (d.h. Rippen) 3a an der Innenwand der Tintenpatrone 3 ausgebildet ist und über die Luftverbindungsöffnung 48 mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht, und einem zweiten Abstandsbereich, der durch die Nuten zwischen dem Tinteninduzierelement 47 und der Fläche des Lagerbereiches 41 ausgebildet ist.In other words, the first air path is composed of: a first space portion formed by a plurality of the projections (i.e., ribs) 3a on the inner wall of the ink cartridge 3 and communicated with the outside atmosphere via the air communication port 48, and a second space portion formed by the grooves between the ink inducing member 47 and the surface of the bearing portion 41.
Die zweite Luftbahn besteht aus einem Abstandsbereich (d.h. einem dritten Abstandsbereich), der durch mindestens eine Luftverbindungsöffnung 81 (in der Figur sind zwei Öffnungen gezeigt) ausgebildet ist, welche an der dem Aufzeichnungskopf gegenüberliegenden Vorderseite mündet. Die Luftverbindungsöffnung 81 führt zu einem Teil des Tintenzuführabschnittes 39, in den der Tinteneinlaßabschnitt 45 des Aufzeichnungskopfes 2 eingesetzt ist.The second air path consists of a spaced portion (i.e., a third spaced portion) formed by at least one air communication port 81 (two ports are shown in the figure) opening at the front side opposite to the recording head. The air communication port 81 leads to a part of the ink supply section 39 into which the ink inlet section 45 of the recording head 2 is inserted.
Beim Verbinden des Aufzeichnungskopfes 2 mit der Tintenpatrone 3 wird die äußere Umfangsfläche des Tinteneinlaßabschnittes 45 des Aufzeichnungskopfes 2 mit einer entsprechenden inneren Umfangsfläche des Tintenzuführabschnittes 39 der Tintenpatrone 3 in Kontakt gebracht. Zu diesem Zeitpunkt schließen auch die Vorsprünge 82 am Aufzeichnungskopf 2 die Luftverbindungsöffnungen 81 der Tintenpatrone 3.When connecting the recording head 2 to the ink cartridge 3, the outer peripheral surface of the ink inlet portion 45 of the recording head 2 is brought into contact with a corresponding inner peripheral surface of the ink supply portion 39 of the ink cartridge 3. At this time, the projections 82 on the recording head 2 also close the air communication holes 81 of the ink cartridge 3.
Daher kann zu diesem Zeitpunkt die vom Tinteneinlaßabschnitt 45 des Aufzeichnungskopfes 2 gegen das Tinteninduzierelement 47 gepreßte Luft über die erste und zweite Luftverbindungsbahn zur äußeren Atmosphäre hin entweichen. Die Luft kann nicht in das Tinteninduzierelement 47 eindringen und die Tinte kann auch nicht vom Tinteninduzierelement 47 zu den Luftbahnen ausströmen, da die Oberfläche des Tinteninduzierelementes 47 durch das Bindemittel gehärtet ist.Therefore, at this time, the air pressed against the ink inducing element 47 from the ink inlet section 45 of the recording head 2 can escape to the outside atmosphere via the first and second air communication paths. The air cannot enter the ink inducing element 47 and the ink cannot flow out from the ink inducing element 47 to the air paths either, since the surface of the ink inducing element 47 is hardened by the binder.
Bei der vorstehend beschriebenen Konstruktion befindet sich die zweite Luftbahn des weiteren in einem Zustand, in dem sie mit der äußeren Atmosphäre in Verbindung steht, bis der Aufzeichnungskopf vollständig mit der Tintenpatrone verbunden ist. Nach der Verbindung wird die zweite Luftbahn vom Vorsprung dicht geschlossen, so daß der Ver-Furthermore, in the above-described construction, the second air path is in a state of communicating with the external atmosphere until the recording head is completely connected to the ink cartridge. After the connection, the second air path is tightly closed by the projection so that the connection
bindungsabschnitt zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Tintenpatrone perfekt abgedichtet ist.connection section between the recording head and the ink cartridge is perfectly sealed.
Die vorstehend beschriebene Tintenpatrone besitzt zwei unterschiedliche Luftbahnen. Sie ist jedoch hierauf nicht beschränkt. Es ist auch möglich, eine Tintenpatrone mit nur der zweiten Luftbahn zu verwenden, wenn diese ausreicht, um die Luft in ausreichender Weise zur äußeren Atmosphäre hin entweichen zu lassen.The ink cartridge described above has two different air paths. However, it is not limited to this. It is also possible to use an ink cartridge with only the second air path if this is sufficient to allow the air to escape sufficiently to the outside atmosphere.
Des weiteren kann die zweite Luftbahn in der Tintenpatrone ausgebildet werden, indem der Schwamm mit Hilfe des Filters zusammengepreßt wird, d.h. ohne den herkömmlichen Ventilmechanismus oder das Tinteninduzierelement der vorliegenden Neuerung. Es wird eine beständige Tintenzufuhr von der Tintenpatrone zum Aufzeichnungskopf sichergestellt, indem die Erzeugung von Luftblasen am Druckkontaktpunkt zwischen dem Filter und dem Schwamm verhindert wird. Eine Ausführungsform einer derartigen Tintenpatrone ist in den Figuren 17A-17C gezeigt. In diesen Figuren zeigt Figur 17A einen Zustand vor der Verbindung, bei dem der Aufzeichnungskopf 2 von der Tintenpatrone 3· entfernt ist, Figur 17B einen Zustand, bei dem Luft während der Verbindung entweicht, und Figur 17C einen Zustand nach der 5 Verbindung.Furthermore, the second air path can be formed in the ink cartridge by compressing the sponge by means of the filter, i.e., without the conventional valve mechanism or the ink inducing element of the present invention. A stable supply of ink from the ink cartridge to the recording head is ensured by preventing the generation of air bubbles at the pressure contact point between the filter and the sponge. An embodiment of such an ink cartridge is shown in Figs. 17A-17C. In these figures, Fig. 17A shows a state before connection in which the recording head 2 is removed from the ink cartridge 3, Fig. 17B shows a state in which air escapes during connection, and Fig. 17C shows a state after connection.
Bei der in den Figuren 17A-17C gezeigten Konstruktion kann daher die Luft vom Tintenzuführabschnitt 39 zur äußeren Atmosphäre entweichen. Es wird jedoch die Tintenpatrone mit dem Tinteninduzierelement gegenüber der Patrone mit dem Filter empfohlen, um die Tinte beständiger zuführen zu können.Therefore, in the construction shown in Figs. 17A-17C, the air can escape from the ink supply section 39 to the outside atmosphere. However, the ink cartridge with the ink inducing element is recommended over the cartridge with the filter in order to supply the ink more stably.
Im Vergleich zu den Ausführungsformen 1 und 2 können die Tintenpatronen der Ausführungsformen 3-5/ die die beschriebenen Luftbahnen aufweisen, schlechte Umweltbedingungen aushalten, so daß die Tintenpatrone in einem großen Bereich angeordnet oder zugeordnet werden kann.Compared with Embodiments 1 and 2, the ink cartridges of Embodiments 3-5 having the described air paths can withstand bad environmental conditions, so that the ink cartridge can be arranged or assigned in a wide area.
Beim Vertrieb wird die Tintenpatrone normalerweise in einer Verpackung verpackt, wie in den Figuren 18A-18C gezeigt. Die Figuren 18A und 18B sind eine Endansicht und eine Seitenansicht der Tintenpatrone in der Verpackung.When distributed, the ink cartridge is typically packaged in a box as shown in Figures 18A-18C. Figures 18A and 18B are an end view and a side view of the ink cartridge in the box.
Figur 18C ist eine seitliche Schnittansicht der Tintenpatrone in der Verpackung, um die sichere Aufbewahrung zu zeigen.Figure 18C is a side cutaway view of the ink cartridge in the packaging to illustrate safe storage.
Bei der Verpackung 1625 handelt es sich um einen heißversiegelten Beutel aus einem Aluminiumlaminat, um eine Verdampfung der Tinte wähsrend des Vertriebs oder der Lagerung der Tintenpatrone über einen langen Zeitraum zu verhindern. The 1625 packaging is a heat-sealed bag made of an aluminum laminate to prevent evaporation of the ink during distribution or storage of the ink cartridge over a long period of time.
In der Verpackung 1625 ist eine Öffnung (d.h. ein Tintenauslaß) 391 der Tintenpatrone 3 über ein Dichtungsband 1626 abgedichtet, um das Austreten von Tinte aus der Patrone bei schlechten Umweltbedingungen während des Vertriebs zu verhindern. Das Dichtungsband 1626 ist durch Heißschmelzen mit der Tintenpatrone 3 verbunden, kann jedoch in einfacher Weise abgezogen werden, wenn die Patrone 3 verwendet wird.In the package 1625, an opening (i.e., an ink outlet) 391 of the ink cartridge 3 is sealed by a sealing tape 1626 to prevent ink leakage from the cartridge under bad environmental conditions during distribution. The sealing tape 1626 is bonded to the ink cartridge 3 by heat-melting, but can be easily peeled off when the cartridge 3 is used.
Das Dichtungsband 162 6 wird aus Polyethylen, Nylon, Polyether, Polypropylen, Aluminiumfolie und Gemischen davon hergestellt. Es ist auch möglich, als Material des Dichtungsbandes 1626 einen komplexen Laminatfilm zu verwenden.The sealing tape 162 6 is made of polyethylene, nylon, polyether, polypropylene, aluminum foil and mixtures thereof. It is also possible to use a complex laminate film as the material of the sealing tape 1626.
Es wird bevorzugt, das gleiche Material wie für die Tintenpatrone 3 zu verwenden, um einen guten Kontakt am Siegelpunkt
zwischen dem Dichtungsband und der Tintenpatrone zu erhalten.
5It is preferred to use the same material as for the ink cartridge 3 to obtain a good contact at the sealing point between the sealing tape and the ink cartridge.
5
Das bei der vorliegenden Neuerung verwendete Dichtungsband 1626 besteht aus laminierten Schichten von Polypropylen, Aluminium und Polyester. Ein Kissen 1627 zum Absorbieren von leckender Tinte befindet sich zwischen dem Dichtungsband 1626 und dem Tinteninduzierelement 47. Ein Ende des Kissens 1627 ist durch Heißversiegelung mit dem Dichtungsband 1626 verklebt.The sealing tape 1626 used in the present invention is made of laminated layers of polypropylene, aluminum and polyester. A pad 1627 for absorbing leaking ink is located between the sealing tape 1626 and the ink inducing element 47. One end of the pad 1627 is heat-sealed to the sealing tape 1626.
Das Tintenabsorptionskissen 1627 dient zum Absorbieren der aus dem Tinteninduzierelement 47 leckenden Tinte, um das Zerstreuen der geringen Menge an austretender Tinte zu verhindern, wenn das Dichtungsband von der Tintenpatrone abgezogen wird.The ink absorption pad 1627 serves to absorb the ink leaking from the ink inducing member 47 to prevent the small amount of leaking ink from scattering when the sealing tape is peeled off from the ink cartridge.
Das Material für das Tintenabsorptionskissen 1627 kann aus irgendwelchen Materialien ausgewählt werden, die die Tinte absorbieren und halten können, beispielsweise expandierten Harzen, wie PVA (Polyvinylalkohol), Polypropylen, Polyester, Polyethylen, Polyurethan und Nylon, und Fasermaterialien, wie Papier und textlien Materialien.The material for the ink absorption pad 1627 can be selected from any materials that can absorb and hold the ink, for example, expanded resins such as PVA (polyvinyl alcohol), polypropylene, polyester, polyethylene, polyurethane and nylon, and fiber materials such as paper and textile materials.
Bei der vorliegenden Ausführungsform findet ein expandiertes Polypropylenharz für das Tintenabsorptionskissen 1627 Verwendung, das in geeigneter Weise durch Wärme mit dem Dichtungsband 1626 verschmolzen ist. Mit Hilfe der Verpackung und dem vorstehend beschriebenen Dichtungsband können die Tintenpatronen der Ausführungsformen 1-4 während des Vertriebs sicher aufbewahrt werden.In the present embodiment, an expanded polypropylene resin is used for the ink absorption pad 1627, which is suitably heat-fused to the sealing tape 1626. With the packaging and the sealing tape described above, the ink cartridges of Embodiments 1-4 can be safely stored during distribution.
Des weiteren besteht die Möglichkeit, daß die Umgebungstemperatur während des Vertriebs der Tintenpatrone extrem erhöht oder extrem gesenkt wird. Diese Umweltänderungen beeinflussen manchmal den inneren Zustand der Tintenpatrone unabhängig vom Vorhandensein der Verpackung. Diese Zustände der Tintenpatrone werden in Verbindung mit den Figuren 19A-19D erläutert.Furthermore, there is a possibility that the ambient temperature is extremely increased or extremely decreased during distribution of the ink cartridge. These environmental changes sometimes affect the internal state of the ink cartridge regardless of the presence of the package. These states of the ink cartridge are explained in conjunction with Figures 19A-19D.
Figur 19A zeigt einen Zustand, bei dem die Tintenpatrone in einer Atmosphäre unter hoher Temperatur eingebracht wird. Figur 19B zeigt einen Zustand, bei dem die Tintenpatrone in dieser Atmosphäre auf hoher Temperatur gehalten wird. Figur 19C zeigt einen Zustand, bei dem die Tintenpatrone nach dem Zustand der Figur 19B in eine Atmosphäre unter Raumtemperatur gebracht wird. Schließlich zeigt Figur 19D einen Zustand, bei dem das Dichtungsband nach dem Zustand der Figur 19C von der Tintenpatrone entfernt worden ist.Figure 19A shows a state in which the ink cartridge is placed in a high temperature atmosphere. Figure 19B shows a state in which the ink cartridge is kept in this high temperature atmosphere. Figure 19C shows a state in which the ink cartridge is placed in a room temperature atmosphere after the state of Figure 19B. Finally, Figure 19D shows a state in which the sealing tape has been removed from the ink cartridge after the state of Figure 19C.
Wenn die äußere Umgebung der Tintenpatrone verändert wird, wie in Figur 19A gezeigt, steigt der Druck in dem Raum 1628 zwischen dem Dichtungsband 1626 und dem Tinteninduzierelement 47 an und wird größer als die Druck der äußeren Atmosphäre der Tintenpatrone, was dazu führt, daß die Luft in der Tintenpatrone 3 versucht, zur äußeren Atmosphäre hin zu entweichen.When the external environment of the ink cartridge is changed, as shown in Figure 19A, the pressure in the space 1628 between the sealing tape 1626 and the ink inducing member 47 increases and becomes greater than the pressure of the external atmosphere of the ink cartridge, causing the air in the ink cartridge 3 to try to escape to the external atmosphere.
Bei einer Konstruktion, bei der das Tinteninduzierelement 47 in engem Kontakt mit dem Lagerbereich 41 steht oder bei der ein enger Raum dazwischen vorhanden ist oder bei der das Hindurchdringen von Luft durch den Raum zwischen dem Tinteninduzierelement 4 7 und dem Lagerbereich 41 aufgrund von durch die Tinte verursachten Oberflächenspannungen verhindert wird, dringt die Luft in das Tinteninduzierele-In a structure in which the ink inducing element 47 is in close contact with the bearing portion 41 or in which there is a narrow space therebetween or in which the passage of air through the space between the ink inducing element 47 and the bearing portion 41 is prevented due to surface tension caused by the ink, the air penetrates into the ink inducing element 47.
ment ein und setzt die Tinte in Rückwärtsrichtung unter Druck.ment and pressurizes the ink in a backward direction.
Die unter Druck gesetzte Tinte ist immer einer Kapillarkraft ausgesetzt, die die Luft zur Vorderseite des Tinteninduzierelementes 47 preßt, wie in Figur 19C gezeigt, so daß die Luft allmählich aus dem Raum zwischen dem Tinteninduzierelement 47 und der Lagereinrichtung 41 entweicht und der Druck des Raumes 1628 schließlich an den Druck der äußeren Atmosphäre angeglichen wird.The pressurized ink is always subjected to a capillary force which pushes the air to the front of the ink inducing element 47 as shown in Figure 19C, so that the air gradually escapes from the space between the ink inducing element 47 and the bearing device 41 and the pressure of the space 1628 is finally equalized to the pressure of the outside atmosphere.
Wenn die Umgebungstemperatur und der atmosphärische Druck zum Normalzustand zurückkehren, wird eine Kraft zum Einführen der Luft in den Raum erzeugt, wobei diese Kraft dann auf die Tinte im Tintenabsorber 37 aus dem porösen Material einwirkt, um die Tinte zu halten. Daher tritt die Tinte aus dem Tinteninduzierelement 47 aus.When the ambient temperature and atmospheric pressure return to normal, a force is generated to introduce the air into the space, and this force then acts on the ink in the ink absorber 37 made of the porous material to hold the ink. Therefore, the ink leaks out of the ink inducing element 47.
Im allgemeinen kann die ausgetretene Tinte rasch vom Tintenkissen absorbiert werden. Eine bestimmte TintenmengeIn general, the leaked ink can be quickly absorbed by the ink pad. A certain amount of ink
kann jedoch im Raum 1628 verbleiben, wenn sich die Tintenpatrone in einer problematischen Umgebung befindet, so daß die Menge der ausgetretenen Tinte größer ist als das Absorptionsvermögen des Tintenkissens. 25However, it may remain in space 1628 if the ink cartridge is in a problematic environment so that the amount of leaked ink is greater than the absorption capacity of the ink pad. 25
In einem solchen Fall wird die Tinte in der Luft verspritzt und führt zu Verschmutzungen, wenn der Benutzer das Dichtungsband vom Tintenauslaßabschnitt der Tintenpatrone abzieht, wie in Figur 19D gezeigt. 30In such a case, the ink is scattered in the air and causes contamination when the user pulls off the sealing tape from the ink outlet portion of the ink cartridge as shown in Figure 19D. 30
Die Figuren 20A-20D zeigen die Tintenpatrone der Ausführungsform 3, in der eine Luftbahn 42 ausgebildet ist, um den in den Figuren 19A-19D gezeigten Zustand zu verbessern. Figures 20A-20D show the ink cartridge of Embodiment 3 in which an air path 42 is formed to improve the state shown in Figures 19A-19D.
• *• *
• ··
Figur 2OA zeigt den Zustand beim Anordnen der Tintenpatrone in einer unter hoher Temperatur stehender Atmosphäre, Figur 2OB zeigt einen Zustand, in dem die Tintenpatrone in der Atmosphäre auf hoher Temperatur gehalten wird, Figur 2OC zeigt einen Zustand zum Zeitpunkt der Anordnung der Tintenpatrone in einer unter Raumtemperatur stehenden Atmosphäre nach dem Zustand der Figur 2OB, und Figur 2OD zeigt einen Zustand, gemäß dem nach dem Zustand der Figur 2OC das Dichtungsband von der Tintenpatrone entfernt worden ist.Figure 2OA shows a state when the ink cartridge is placed in a high temperature atmosphere, Figure 2OB shows a state in which the ink cartridge is kept in the high temperature atmosphere, Figure 2OC shows a state at the time of placing the ink cartridge in a room temperature atmosphere after the state of Figure 2OB, and Figure 2OD shows a state in which the sealing tape has been removed from the ink cartridge after the state of Figure 2OC.
Die Tintenpatrone ist so ausgebildet, daß die Luft im Raum 1628 sowohl durch eine Luftbahn 42 als auch durch einen inneren Teil der Tintenpatrone zur äußeren Atmosphäre entweichen kann. Die Luftbahn 42 ist zwischen dem Tinteninduzierelement 47 zur Zuführung der Tinte und dem Lagerbereich 41 zum Lagern des Tinteninduzierelementes 47 ausgebildet .The ink cartridge is designed so that the air in the space 1628 can escape to the outside atmosphere both through an air path 42 and through an inner part of the ink cartridge. The air path 42 is formed between the ink inducing element 47 for supplying the ink and the storage area 41 for storing the ink inducing element 47.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung in einfacher Weise verständlich ist, wird die Bewegung der Luft zwischen dem vorstehend beschriebenen Raum und der äußeren Atmosphäre ohne jegliche Drosselung durchgeführt, und zwar unabhängig vom Ansteigen oder Abfallen des relativen Drucks der Luft im Raum gegenüber der äußeren Atmosphäre. Folglich wird verhindert, daß das in Figur 19D gezeigte Lecken der Tinte in der Tintenpatrone auftritt. Somit besitzt die Tintenpatrone der vorliegenden Neuerung eine verbesserte Zuverlässigkeit für den Vertrieb.As can be easily understood from the above description, the movement of the air between the above-described space and the outside atmosphere is carried out without any restriction, regardless of the increase or decrease of the relative pressure of the air in the space with respect to the outside atmosphere. Consequently, the leakage of the ink in the ink cartridge shown in Fig. 19D is prevented from occurring. Thus, the ink cartridge of the present invention has improved reliability for sale.
Die Tintenpatronen der Ausführungsformen 1-5 weisen durch ihre neuartigen Konstruktionen ausgezeichnete Eigenschaf-The ink cartridges of embodiments 1-5 have excellent properties due to their innovative designs.
ten auf, die sich in einer TintenstrahlaufZeichnungsvorrichtung geringer Größe besonders bemerkbar machen.which are particularly noticeable in a small-sized inkjet recording device.
< Ausführungsform 6 > 5< Embodiment 6 > 5
Bei dieser Ausführungsform wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel von konkreten Abmessungen der Tintenpatrone erläutert.In this embodiment, an example of specific dimensions of the ink cartridge is explained below.
Die Figuren 21A-21D zeigen die äußere Erscheinungsform der Tintenpatrone. Von diesen Figuren ist Figur 2IA eine Draufsicht, Figur 2IB eine Seitenansicht, Figur 2IC eine Ansicht von der Tintenauslaßseite und Figur 2ID eine Ansicht von der Luftverbindungsöffnungsseite.Figures 21A-21D show the external appearance of the ink cartridge. Of these figures, Figure 2IA is a plan view, Figure 2IB is a side view, Figure 2IC is a view from the ink outlet side, and Figure 2ID is a view from the air connection port side.
Die Figuren 22A, 23B, 23C und 22D sind Schnittansichten entlang Linie A-A in Figur 2IA, B-B in Figur 2IB, C-C in Figur 2IB und D-D in Figur 2IB.Figures 22A, 23B, 23C and 22D are sectional views taken along line A-A in Figure 2IA, B-B in Figure 2IB, C-C in Figure 2IB and D-D in Figure 2IB.
Bei dieser Ausführungsform besitzt ein Lagerbereich 41 zum Lagern des Tinteninduzierelementes einen Durchmesser von 6,85 mm.In this embodiment, a bearing portion 41 for supporting the ink inducing element has a diameter of 6.85 mm.
Es wird bevorzugt, die Konstruktion zu verwirklichen, bei der das Tinteninduzierelement in einem mittleren BereichIt is preferable to realize the construction in which the ink inducing element is arranged in a middle area
einer Querschnittsebene senkrecht zur Richtung der Tintenzufuhr von der Tintenpatrone aus angeordnet ist. Daher kann das Tinteninduzierelement mit einem mittleren Bereich des Tintenabsorbers in Druckkontakt stehen. 30a cross-sectional plane perpendicular to the direction of ink supply from the ink cartridge. Therefore, the ink inducing element can be in pressure contact with a central portion of the ink absorber. 30
Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Konstruktion kann die Tinte gleichmäßig zum Tinteninduzierelement bewegt werden, wenn das Tinteninduzierelement die im Tintenabsorber gespeicherte Tinte induziert.Using the above-described construction, the ink can be smoothly moved to the ink inducing element when the ink inducing element induces the ink stored in the ink absorber.
Folglich wird die im Tintenabsorber verbleibende Tinte gleichmäßig verteilt. Die Tinte kann daher während der Periode der Tintenzufuhr in Abhängigkeit vom Tintenverbrauch dem Aufzeichnungskopf in konstanter Weise zugeführt werden. Darüber hinaus kann der Wirkungsgrad in bezug auf die Tintenzufuhr verbessert werden.As a result, the ink remaining in the ink absorber is evenly distributed. Therefore, the ink can be constantly supplied to the recording head during the ink supply period depending on the ink consumption. Furthermore, the ink supply efficiency can be improved.
Bei dieser Ausführungsform fallen der mittlere Bereich der Tintenpatrone und der mittlere Bereich des Tintenabsorbers zusammen. Die Neuerung ist jedoch nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt. Beispielsweise kann dann, wenn diese Bereiche nicht zusammenfallen, das Tinteninduzierelement mit dem mittleren Bereich des Tintenabsorbers in Druckkontakt stehen, um die gleichen Wirkungen zu erzielen wie bei der vorliegenden Ausführungsform.In this embodiment, the central portion of the ink cartridge and the central portion of the ink absorber coincide. However, the innovation is not limited to this configuration. For example, if these portions do not coincide, the ink inducing element may be in pressure contact with the central portion of the ink absorber to achieve the same effects as in the present embodiment.
Figur 23 zeigt eine detaillierte Ausführungsform des Tinteninduzierelementes 47 mit einem Durchmesser von 6,8 mm nicht in Kreisform, sondern in der Form einer Ellipse.Figure 23 shows a detailed embodiment of the ink inducing element 47 with a diameter of 6.8 mm not in a circular shape but in the shape of an ellipse.
Im Vergleich zur Kreisform besteht der Vorteil eines elliptisch geformten Tinteninduzierelementes darin, daß es schwieriger aus dem Lagerbereich 41 herausfallen kann.Compared to the circular shape, the advantage of an elliptically shaped ink inducing element is that it is more difficult for it to fall out of the bearing area 41.
Bei dieser Ausführungsform besteht jede Faser des Induzierelementes 47 aus Polyester mit einem Durchmesser von 0,3 mm. Polyurethan von Polyesterpolyol wird als Bindemittel zur Herstellung des Faserbündels verwendet.In this embodiment, each fiber of the inducing element 47 is made of polyester with a diameter of 0.3 mm. Polyurethane of polyester polyol is used as a binder for making the fiber bundle.
Figur 24 ist eine Querschnittsansicht des Aufzeichnungskopfes 2 und der Tintenpatrone 3, die bereits in den Figuren 21A-21D und 22A-22D gezeigt wurden, um ihren Verbin-Figure 24 is a cross-sectional view of the recording head 2 and the ink cartridge 3 already shown in Figures 21A-21D and 22A-22D to show their connection.
dungszustand, der durch den Verbindungsmechanismus 37 aufrechterhalten wird, darzustellen.ation state maintained by the connection mechanism 37.
Figur 25 zeigt die Kontaktposition zwischen dem Filter des Tinteneinlaßabschnittes und dem Tinteninduzierelement gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die äußere Umfangsfläche des Tinteneinlaßabschnittes 45 an einem gehärteten Bereich A vorgesehen, während ein Bereich C zur Ausbildung einer Tintenbahn in einem inneren Bereich B des Tinteninduzierelementes angeordnet ist.Figure 25 shows the contact position between the filter of the ink inlet portion and the ink inducing element according to the present embodiment. In the present embodiment, the outer peripheral surface of the ink inlet portion 45 is provided at a hardened region A, while a region C for forming an ink path is arranged in an inner region B of the ink inducing element.
Wie in Figur 24 gezeigt, steht der Tinteneinlaßabschnitt 45 mit einer Höhe von 3,2 mm von einer Kontaktfläche zwischen dem Aufzeichnungskopf 2 und der Tintenpatrone vor, während die Tiefe von der Kontaktfläche zum Tinteninduzierelement 47 2,3 mm beträgt. Folglich kann das Tinteninduzierelement 47 mit einem Abstand L von 0,9 mm gleiten.As shown in Figure 24, the ink inlet portion 45 protrudes with a height of 3.2 mm from a contact surface between the recording head 2 and the ink cartridge, while the depth from the contact surface to the ink inducing element 47 is 2.3 mm. Consequently, the ink inducing element 47 can slide with a clearance L of 0.9 mm.
Daher kann ein Druckkontaktzustand gleichmäßig in einem Bereich ausgebildet werden, der dem wirksamen Durchmesser des Filters entspricht, indem der Bereich C, der die Aufzeichnungskopfseite der Tintenbahn 36 bildet, gegen den inneren Bereich B des Filters 43 und das Tinteninduzierelement 47 ausschließlich des gehärteten Bereiches gepreßt wird.Therefore, a pressure contact state can be uniformly formed in a range corresponding to the effective diameter of the filter by pressing the region C constituting the recording head side of the ink path 36 against the inner region B of the filter 43 and the ink inducing element 47 excluding the hardened region.
Des weiteren kann der Druckkontaktzustand zwischen dem Filter des Tinteneinlaßabschnittes und dem Tinteninduzierelement so geregelt werden, daß die Erzeugung eines Kriechphänomens vermieden wird, indem das Tinteninduzierelement in Richtung des Einsetzens des Tinteneinlaßabschnittes des Aufzeichnungskopfes gleitend angeordnet wird. Daher können das Filter und das Tinteninduzierele-Furthermore, the pressure contact state between the filter of the ink inlet section and the ink inducing element can be controlled so as to avoid the generation of a creeping phenomenon by slidably arranging the ink inducing element in the direction of insertion of the ink inlet section of the recording head. Therefore, the filter and the ink inducing element can be
ment in geeigneter Weise miteinander in Druckkontakt gebracht werden.ment are brought into pressure contact with each other in a suitable manner.
Somit kann die Tintenbahn 36 von der Tintenpatrone zum Aufzeichnungskopf im Vergleich zu anderen Ausführungsformen zuverlässiger ausgebildet werden, und es kann eine hohe Druckqualität aufrechterhalten werden, ohne die Menge der zugeführten Tinte durch das Einschließen von Luft o.a. zu verringern.Thus, the ink path 36 from the ink cartridge to the recording head can be formed more reliably compared to other embodiments, and high print quality can be maintained without reducing the amount of supplied ink by trapping air or the like.
Wie in Figur 22D gezeigt, besitzt die Tintenpatrone der vorliegenden Ausführungsform ferner ein Tinteninduzierelement, das in einem mittleren Bereich einer Querschnittsebene senkrecht zur Richtung der Tintenzufuhr von der Tintenpatrone angeordnet ist. In diesem Fall steht das Tinteninduzierelement mit einem mittleren Bereich desselben in Druckkontakt.As shown in Figure 22D, the ink cartridge of the present embodiment further has an ink inducing element disposed at a central portion of a cross-sectional plane perpendicular to the direction of ink supply from the ink cartridge. In this case, the ink inducing element is in pressure contact with a central portion thereof.
Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Konstruktion kann die im Tintenabsorber gespeicherte Tinte gleichmäßig in Richtung auf den mittleren Bereich bewegt werden, wenn das Tinteninduzierelement die im Tintenabsorber gespeicherte Tinte konzentriert.Using the above-described construction, the ink stored in the ink absorber can be smoothly moved toward the central region when the ink inducing element concentrates the ink stored in the ink absorber.
Da die im Tintenabsorber verbleibende Tinte gleichmäßig verteilt wird, kann die Tinte während der Zuführperiode der Tinte in Abhängigkeit vom Tintenverbrauch in konstanter Weise dem Aufzeichnungskopf zugeführt werden. Ferner kann der Wirkungsgrad in bezug auf die Tintenzufuhr verbessert werden.Since the ink remaining in the ink absorber is evenly distributed, the ink can be constantly supplied to the recording head during the ink supply period depending on the ink consumption. Furthermore, the ink supply efficiency can be improved.
Bei dieser Ausführungsform fallen der mittlere Bereich der Tintenpatrone und der mittlere Bereich des Tintenabsorbers zusammen. Die Neuerung ist jedoch auf diese Ausführungs-In this embodiment, the middle area of the ink cartridge and the middle area of the ink absorber coincide. However, the innovation is limited to this embodiment.
form nicht beschränkt. Falls beispielsweise diese Bereiche nicht zusammenfallen, kann das Tinteninduzierelement mit dem mittleren Bereich des Tintenabsorbers in Druckkontakt gebracht werden, wobei die gleichen Effekte wie bei der vorliegenden Ausführungsform erhalten werden.shape is not limited. For example, if these regions do not coincide, the ink inducing element can be brought into pressure contact with the central region of the ink absorber, thereby obtaining the same effects as in the present embodiment.
Eines der Verfahren zum Wiederauffüllen der Tintenpatrone mit Tinte umfaßt die folgenden Schritte: Ansaugen der Luft in der Tintenpatrone über die Luftverbindungsöffnung 48 und Auffüllen der Tintenpatrone mit Tinte über den Tinteneinlaßabschnitt, wo das Tinteninduzierelement angeordnet ist, durch Ausnutzung eines Druckausgleichs.One of the methods for refilling the ink cartridge with ink comprises the steps of: sucking the air in the ink cartridge via the air communication port 48 and filling the ink cartridge with ink via the ink inlet portion where the ink inducing element is arranged by utilizing pressure equalization.
Wenn der Druck des Innenteils der Tintenpatrone abfällt, wie vorstehend beschrieben, ist es auch möglich, die Tintenpatrone
wieder durch die Luftverbindungsöffnung mit Tinte aufzufüllen, indem ein Ansaugvorgang über den Tintenauslaßabschnitt,
in dem das Tinteninduzierelement angeordnet ist, durchgeführt wird.
20When the pressure of the internal part of the ink cartridge drops as described above, it is also possible to refill the ink cartridge with ink through the air communication port by performing a suction operation via the ink outlet portion in which the ink inducing element is arranged.
20
Ein weiteres Verfahren zum Wiederauffüllen umfaßt beispielsweise die Schritte der Herstellung eines Lochs in einem Teil des Elementes der Tintenpatrone und des Einspritzens der Tinte in die Tintenpatrone durch dieses Loch unter Verwendung einer Injektionsvorrichtung, beispielsweise einer Spritze. In diesem Fall kann das Loch über ein Dichtungsmittel, beispielsweise ein Harz, abgedichtet werden. Another method of refilling comprises, for example, the steps of making a hole in a part of the element of the ink cartridge and injecting the ink into the ink cartridge through this hole using an injection device, for example, a syringe. In this case, the hole may be sealed via a sealant, for example, a resin.
Im Vergleich zu dem Ventilmechanismus, bei dem es sich um ein Vergleichsbeispiel der Ausführungsform 1 handelt, ist die Verbindungseinrichtung zum Anschließen an die Wiederauf füllvorrichtung weniger kompliziert als der Ventilmechanismus. Falls es erforderlich ist, Luft abzusaugenCompared with the valve mechanism which is a comparative example of Embodiment 1, the connecting means for connecting to the refilling device is less complicated than the valve mechanism. If it is necessary to exhaust air
• ··
oder die Tinte durch den Tintenauslaßabschnitt wieder aufzufüllen, kann die neuerungsgemäß ausgebildete Tintenpatrone, die so konstruiert ist, daß sich das Tinteninduzierelement auf der Tintenauslaßseite befindet, in einfacher Weise wieder mit Tinte aufgefüllt werden.or refilling the ink through the ink outlet portion, the ink cartridge according to the invention, which is constructed so that the ink inducing element is located on the ink outlet side, can be easily refilled with ink.
Die neuerungsgemäß ausgebildete Tintenpatrone ist daher sowohl in bezug auf das Wiederauffüllen der Patrone mit Tinte als auch in bezug auf Umweltprobleme vorzuziehen. 10The ink cartridge designed in accordance with the new design is therefore preferable both in terms of refilling the cartridge with ink and in terms of environmental problems. 10
< Ausführungsform 7 >< Embodiment 7 >
Es ist überflüssig zu erwähnen, daß die neuerungsgemäß ausgebildete Tintenpatrone in einer Vollfarbtinten-Strahlaufzeichnungsvorrichtung Verwendung finden kann. Die Figuren 26 und 27 zeigen eine der Ausführungsformen der Tintenpatrone. Figur 26 zeigt eine Aufzeichnungseinheit 4, die mit einem Aufzeichnungskopf 2 und Tintenpatronen Y, M, C und Bk versehen ist, während Figur 27 eine Tintenpatrone aus der gegenüberliegenden Richtung zeigt.Needless to say, the ink cartridge according to the invention can be used in a full-color ink jet recording apparatus. Figs. 26 and 27 show one of the embodiments of the ink cartridge. Fig. 26 shows a recording unit 4 provided with a recording head 2 and ink cartridges Y, M, C and Bk, while Fig. 27 shows an ink cartridge from the opposite direction.
Wie aus diesen Figuren hervorgeht, besitzen die Tintenpatronen Y, M, C und Bk jeweils Tinteninduzierelemente 47, so daß der Aufzeichnungskopf 2 die Tinte durch das Tinteninduzierelement 47 empfängt.As is apparent from these figures, the ink cartridges Y, M, C and Bk each have ink inducing elements 47, so that the recording head 2 receives the ink through the ink inducing element 47.
Gemäß Figur 27 ist das Außenseitenende des Tinteninduzierelementes 47 über eine Öffnung zum Anschließen des Aufzeichnungskopfes 2 der äußeren Atmosphäre ausgesetzt. In diesem Fall tritt keine Tinte aus der Tintenpatrone aus, selbst wenn die Öffnung nach unten weist.As shown in Fig. 27, the outer side end of the ink inducing member 47 is exposed to the outside atmosphere via an opening for connecting the recording head 2. In this case, no ink leaks from the ink cartridge even if the opening faces downward.
"< Ausführungsform 8 >"< Embodiment 8 >
Figur 28 ist eine perspektivische Ansicht eines Druckmechanismus, bei dem die vorstehend beschriebene Tinten-Strahlaufzeichnungseinheit Verwendung findet und der zusammen mit einem PC verwendet wird. Figur 29 ist eine perspektivische Ansicht des PC mit eingebautem Druckmechanismus der Figur 28.Figure 28 is a perspective view of a printing mechanism using the above-described ink jet recording unit used with a personal computer. Figure 29 is a perspective view of the personal computer with the printing mechanism of Figure 28 built in.
In Figur 28 ist nur der Druckmechanismus gezeigt. Gemäß dieser Figur ist die TintenstrahlaufZeichnungseinheit 4, die den Aufzeichnungskopf 2 und die Tintenpatrone 3 umfaßt, auf einem Schlitten 1 montiert. Ein Eingriffsabschnitt ist an einem Ende des Schlittens 1, das zum Aufzeichnungskopf 2 weist, ausgebildet. Dieser Eingriffsabschnitt steht mit einer Leitspindel 6 in Gleiteingriff. Die Leitspindel wird durch ein Kastenelement 5, das als Rahmen des Gehäuses ausgebildet ist, drehbar gelagert. Ein Führungselement (nicht gezeigt) ist am anderen Ende des Schlittens 1 vorgesehen und steht mit einer Führungsschiene 7, die am Kastenelement 5 ausgebildet ist, in Gleiteingriff. Des weiteren ist der Schlitten 1 so ausgebildet, daß er sich in Axialrichtung vor und zurück bewegen kann, was von einer Umdrehung der Leitspindel 6 begleitet wird, um deren Position konstant zu halten.In Figure 28, only the printing mechanism is shown. According to this figure, the ink jet recording unit 4, which includes the recording head 2 and the ink cartridge 3, is mounted on a carriage 1. An engaging portion is formed at one end of the carriage 1 facing the recording head 2. This engaging portion is slidably engaged with a lead screw 6. The lead screw is rotatably supported by a box member 5 formed as a frame of the housing. A guide member (not shown) is provided at the other end of the carriage 1 and is slidably engaged with a guide rail 7 formed on the box member 5. Furthermore, the carriage 1 is designed to move back and forth in the axial direction accompanied by one revolution of the lead screw 6 to keep the position thereof constant.
Synchron zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des vorstehend beschriebenen Schlittens 1 gibt der Tintenstrahlaufzeichnungskopf 2 Tintentröpfchen auf ein Aufzeichnungsmedium 14 ab, um eine Informationszeile aufzuzeichnen. Der Aufzeichnungskopf 2 umfaßt: kleine Strömungsmittelausstoß-Öffnungen (d.h. Öffnungen), Strömungsmittelkanäle und Abschnitte zur Einwirkung von thermischer Energie, die an einem Teil dieser Strömungsmittelkanäle ausgebildet sind,In synchronization with the forward and backward movement of the carriage 1 described above, the ink jet recording head 2 discharges ink droplets onto a recording medium 14 to record one line of information. The recording head 2 includes: small fluid ejection openings (i.e., orifices), fluid passages, and thermal energy application portions formed on a part of these fluid passages,
Elemente zur Erzeugung von thermischer Energie "an den Abschnitten zur Einwirkung von thermischer Energie, um die auf die Tinte aufzubringende thermische Energie zu erzeugen. Der Ausstoß der Tintentröpfchen kann daher unter Verwendung der thermischen Energie durchgeführt werden, die von den Elementen zur Erzeugung der thermischen Energie erzeugt wird.Thermal energy generation elements" at the thermal energy application portions to generate the thermal energy to be applied to the ink. The ejection of the ink droplets can therefore be carried out using the thermal energy generated by the thermal energy generation elements.
Nach dem Aufzeichnen der einen Zeile durch Abfahren des vorstehend beschriebenen Schlittens 1 wird das Aufzeichnungsmedium 14, beispielsweise eine Lage Aufzeichnungspapier, über eine Strecke gefördert, die dieser einen Zeile entspricht, wonach die Aufzeichnungseinheit mit dem Aufzeichnen der nächsten Zeile beginnt. Der Transport des Aufzeichnungsmediums 14 wird von einem Paar von drehbaren Elementen durchgeführt, die aus einer Transportrolle 15 und einer Klemmrolle 16, die in Druckkontakt mit der Rolle 15 steht, bestehen.After recording one line by moving the carriage 1 described above, the recording medium 14, for example a sheet of recording paper, is conveyed over a distance corresponding to this one line, after which the recording unit starts recording the next line. The transport of the recording medium 14 is carried out by a pair of rotatable elements consisting of a transport roller 15 and a pinch roller 16 which is in pressure contact with the roller 15.
Zur genaueren Beschreibung dient die nachfolgende Erläuterung: The following explanation serves for a more detailed description:
Das Aufzeichnungsmedium 14 mit einer zu den Öffnungn des Aufzeichnungskopfes 2 weisenden Aufzeichnungsfläche wird von der Klemmrolle gegen die Transportrolle 15 gepreßt und über eine vorgegebene Strecke befördert, die ausreichend groß ist, um die Aufzeichnungsposition zu erreichen. Die Transportrolle wird von einem Blattzuführmotor angetrieben. The recording medium 14 with a recording surface facing the openings of the recording head 2 is pressed against the transport roller 15 by the pinch roller and conveyed over a predetermined distance which is large enough to reach the recording position. The transport roller is driven by a sheet feed motor.
Nach der Aufzeichnung wird das Aufzeichnungsmedium 14 gegen eine Abgaberolle 19 gepreßt und durch die Umdrehung der Abgaberolle 19 aus der Vorrichtung heraus bewegt.After recording, the recording medium 14 is pressed against a discharge roller 19 and moved out of the device by the rotation of the discharge roller 19.
Die Transportrolle 15 und die Abgaberolle 19 werden von einem Blattzuführelement 17 angetrieben. Die Übertragung
der Antriebskraft wird über eine Reihe von Reduktions&zgr;ahnrädern
20 durchgeführt.
5The transport roller 15 and the discharge roller 19 are driven by a sheet feeding element 17. The transmission of the driving force is carried out via a series of reduction gears 20.
5
Mit 21 ist ein Papiersensor zum Erfassen des Vorhandenseins des Aufzeichnungsmediums 14 bezeichnet. Mit 22 ist ein Fotounterbrecher bezeichnet, der als Ausgangspositionssensor vorgesehen ist, der detektiert, ob sich der Schlitten 1 in seiner Ausgangsposition befindet oder nicht, indem er eine Verschlußplatte IA zum Unterbrechen und Öffnen der Bahn eines Lichtstrahles verwendet. Die Verschlußplatte IA ist am Schlitten 1 vorgesehen und bewegt sich zusammen mit diesem.Denoted at 21 is a paper sensor for detecting the presence of the recording medium 14. Denoted at 22 is a photo interrupter provided as a home position sensor which detects whether or not the carriage 1 is in its home position by using a shutter plate IA for interrupting and opening the path of a light beam. The shutter plate IA is provided on the carriage 1 and moves together with it.
Bei dem vorstehend beschriebenen Druckmechanismus wird ein Abgabewiederherstellvorgang durch einen Absaugmechanismus durchgeführt, der in der Ausgangsposition des Schlittens vorgesehen ist, wenn der Aufzeichnungskopf 2 oder die Tintenpatrone 3 oder die TintenstrahlaufZeichnungseinheit, die aus diesen Teilen in einem Gehäuse besteht, am Schlitten 1 montiert ist. Daher wird in ausgezeichneter Weise ein Kanal zur Zuführung der Tinte vom Schwamm 37 der Tintenpatrone 3 zu jeder Tintenbahn im Aufzeichnungskopf 2 gebildet.In the printing mechanism described above, when the recording head 2 or the ink cartridge 3 or the ink jet recording unit consisting of these parts in a casing is mounted on the carriage 1, a discharge recovery operation is performed by a suction mechanism provided at the home position of the carriage. Therefore, a channel for supplying the ink from the sponge 37 of the ink cartridge 3 to each ink path in the recording head 2 is excellently formed.
Figur 29 ist eine perspektivische Ansicht des PC mit dem eingebauten Druckmechanismus der Figur 28.Figure 29 is a perspective view of the PC with the printing mechanism of Figure 28 installed.
Wie in Figur 10 gezeigt, besitzt der PC 200 einen Schlitz mit einer offenbaren Abdeckeinrichtung, die am tiefen Ende des Tastaturabschnittes ausgebildet ist. Daher kann die TintenstrahlaufZeichnungseinheit o.a. lösbar im Schlitz angeordnet werden.As shown in Figure 10, the PC 200 has a slot with an openable cover formed at the deep end of the keyboard section. Therefore, the ink-jet recording unit or the like can be detachably arranged in the slot.
Zum Austauschen der Tintenpatrone 3 o.a. gibt es zwei Wege zum Lösen der Tintenpatrone vom PC 200, wie in der Figur gezeigt. Bei dem ersten Weg wird die Tintenpatrone 3 als integriertes Teil der Tintenstrahlaufzeichnungseinheit 4 gelöst. Bei dem anderen Weg wird nur die Tintenpatrone 3 vom PC 200 gelöst.To replace the ink cartridge 3 or the like, there are two ways for detaching the ink cartridge from the PC 200 as shown in the figure. In the first way, the ink cartridge 3 is detachable as an integral part of the ink jet recording unit 4. In the other way, only the ink cartridge 3 is detachable from the PC 200.
Beim Entfernen der TintenstrahlaufZeichnungseinheit 4 als ein Teil wird der Tintenstrahlaufzeichnungskopf 2 von der Tintenpatrone 3 gelöst, wie in der Figur gezeigt, nachdem die Einheit 4 vom Computer 200 entfernt worden ist. Dann wird beispielsweise der Aufzeichnungskopf an einer neuen Tintenpatrone anstelle der alten befestigt. Wenn nur die Tintenpatrone 3 entfernt wird, ist es möglich, die Tintenpatrone auszutauschen, ohne den Aufzeichnungskopf 2 vom Computer 200 zu entfernen.When removing the ink jet recording unit 4 as a part, the ink jet recording head 2 is detached from the ink cartridge 3 as shown in the figure after the unit 4 is removed from the computer 200. Then, for example, the recording head is attached to a new ink cartridge in place of the old one. When only the ink cartridge 3 is removed, it is possible to replace the ink cartridge without removing the recording head 2 from the computer 200.
Eines der Verfahren zum Wiederauffüllen der Tintenpatrone mit Tinte umfaßt die folgenden Schritte: Absaugen der Luft in der Tintenpatrone durch die Luftverbindungsöffnung 48 und Auffüllen der Tintenpatrone mit Tinte über den Tinteneinlaßabschnitt, wo das Tinteninduzierelement angeordnet ist, durch Ausnutzung des Druckausgleichs. 25One of the methods for refilling the ink cartridge with ink comprises the following steps: exhausting the air in the ink cartridge through the air communication port 48 and refilling the ink cartridge with ink via the ink inlet portion where the ink inducing element is arranged by utilizing the pressure equalization. 25
Wenn der Druck des Innenteils der Tintenpatrone abnimmt, ist es in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben möglich, die Tintenpatrone mit Tinte durch die Luftverbindungsöffnung aufzufüllen, indem ein Saugvorgang über den Tintenauslaßabschnitt, an dem das Tinteninduzierelement angeordnet ist, durchgeführt wird.When the pressure of the inside of the ink cartridge decreases, in the same manner as described above, it is possible to refill the ink cartridge with ink through the air communication port by performing suction via the ink outlet portion where the ink inducing element is arranged.
Ein weiteres Auffüllverfahren umfaßt beispielsweise die Schritte der Herstellung eines Lochs in einem Teil desAnother filling method includes, for example, the steps of making a hole in a part of the
Elementes der Tintenpatrone und des Einspritzen^ der Tinte in die Tintenpatrone über dieses Loch durch Verwendung einer Flüssigkeitsinjektionsvorrichtung, beispielsweise einer Spritze. In diesem Fall kann das Loch über ein Dichtungsmittel, beispielsweise ein Harz, abgedichtet werden.element of the ink cartridge and injecting^ the ink into the ink cartridge through this hole by using a liquid injection device such as a syringe. In this case, the hole may be sealed by a sealant such as a resin.
Im Vergleich zu dem Ventilmechanismus des Vergleichsbeispiels der Ausführungsform 1 ist eine Verbindungseinrichtung zum Anschluß der Wiederauffüllvorrichtung weniger kompliziert. Wenn das Absaugen der Luft oder das Wiederauffüllen der Tinte durch den Tintenauslaßabschnitt erforderlich ist, kann die neuerungsgemäß ausgebildete Tintenpatrone, die so konstruiert ist, daß das Tinteninduzierelement auf der Tintenauslaßseite angeordnet ist, in einfächer Weise mit Tinte wieder aufgefüllt werden.Compared with the valve mechanism of the comparative example of the embodiment 1, a connecting means for connecting the refilling device is less complicated. When exhausting the air or refilling the ink through the ink outlet portion is required, the ink cartridge of the invention, which is constructed such that the ink inducing element is arranged on the ink outlet side, can be easily refilled with ink.
Die neuerungsgemäß ausgebildete Tintenpatrone ist daher sowohl in bezug auf das Wiederauffüllen der Tintenpatrone mit Tinte als auch in bezug auf Umweltprobleme vorzuziehen. The ink cartridge designed in accordance with the new design is therefore preferable both in terms of refilling the ink cartridge with ink and in terms of environmental problems.
Die vorliegende Neuerung kann bei einem Faxgerät Verwendung finden, bei dem eine Txntenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vom Piezotyp als Aufzeichnungssystem dient, wobei piezoelektrische Elemente als Elemente zum Erzeugen der Tintenausstoßenergie eingesetzt werden. Die vorliegende Neuerung ist besonders geeignet für einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit Heizelementen, die thermische Energie als zum Tintenausstoß benötigte Energie verwenden, und für eine entsprechende Aufzeichnungsvorrichtung, die diesen Kopf verwendet. Das ist darauf zurückzuführen, daß damit eine hohe Dichte des Bildelementes und eine hohe Auflösung der Aufzeichnung möglich sind.The present invention can be applied to a facsimile machine using a piezo-type ink jet recording device as a recording system, using piezoelectric elements as elements for generating ink ejection energy. The present invention is particularly suitable for an ink jet recording head having heating elements that use thermal energy as energy required for ink ejection, and a recording device using the head. This is because it enables high density of picture element and high resolution of recording.
: y: y
Typische Konstruktionen und Prinzipien hierfür sind in den US-PS'en 47 23 129 und 47 40 796 beschrieben. Dieses Prinzip ist insbesondere anwendbar bei einem sogenannten Aufzeichnungssystem auf Anforderung und einem kontinuierlich arbeitenden Aufzeichnungssystem. Es ist geeignet für den auf Anforderung arbeitenden Typ, da hierbei mindestens ein Antriebssignal an einen elektrothermischen Wandler gelegt wird, der an einer Flüssigkeits- (Tinten) haltelage oder einem Flüssigkeitskanal angeordnet ist. Das Antriebssignal ist groß genug, um einen raschen Temperaturanstieg ausgehend von einer Verdampfungskeimstelle zu erzeugen. Hierdurch wird thermische Energie vom elektrothermischen Wandler zur Verfugung gestellt, um ein Filmsieden am Erhitzungsabschnitt des Aufzeichnungskopfes zu erzeugen, wodurch eine Blase in der Flüssigkeit (Tinte) erzeugt werden kann. Jedes Antriebssignal entspricht der Entstehung und dem Zusammenfallen einer solchen Blase. Die Flüssigkeit (Tinte) wird durch eine Ausstoßöffnung gestoßen, um mindestens ein Tröpfchen zu erzeugen. Das Antriebssignal be-0 sitzt vorzugsweise die Form eines Impulses, da hierdurch die Entwicklung und das Zusammenfallen der Blase augenblicklich durchgeführt werden kann. Daher wird die Flüssigkeit (Tinte) mit einem raschen Ansprechvermögen ausgestoßen. Das Antriebssignal in der Form eines Impulses entspricht vorzugsweise dem in den US-PS1en 44 63 359 und 43 45 262 beschriebenen. Die Temperaturanstiegsrate der Heizfläche entspricht vorzugsweise der in der US-PS 43 13 124 beschriebenen Rate.Typical designs and principles for this are described in U.S. Patent Nos. 4,723,129 and 4,740,796. This principle is particularly applicable to a so-called on-demand recording system and a continuous recording system. It is suitable for the on-demand type because at least one drive signal is applied to an electrothermal transducer disposed at a liquid (ink) holding layer or channel. The drive signal is large enough to produce a rapid temperature rise from an evaporation nucleation point. Thermal energy is thereby provided by the electrothermal transducer to produce film boiling at the heating section of the recording head, whereby a bubble can be created in the liquid (ink). Each drive signal corresponds to the formation and collapse of such a bubble. The liquid (ink) is ejected through an ejection orifice to produce at least one droplet. The drive signal is preferably in the form of a pulse because the development and collapse of the bubble can be carried out instantaneously. Therefore, the liquid (ink) is ejected with a quick response. The drive signal in the form of a pulse is preferably as described in U.S. Patent Nos . 4,463,359 and 4,345,262. The rate of temperature rise of the heating surface is preferably as described in U.S. Patent No. 4,313,124.
Die Konstruktion des Aufzeichnungskopfes kann der der US-PS'en 45 58 33 und 44 59 600 entsprechen, wobei der Halsabschnitt an einem gekrümmten Abschnitt vorgesehen ist. Die Konstruktion der Ausstoßöffnung, des Flüssigkeitskanales und des elektrothermischen Wandlers kann der der vor-The construction of the recording head may be as in US Pat. Nos. 45 58 33 and 44 59 600, with the neck portion being provided at a curved portion. The construction of the discharge opening, the liquid channel and the electrothermal transducer may be as in the previous
stehend genannten Patente entsprechen. Darüber hinaus ist die vorliegende Neuerung anwendbar auf eine Konstruktion, wie sie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 123670/1984 beschrieben ist, bei der ein gemeinsamer Schlitz als Ausstoßöffnung für eine Vielzahl von elektrothermischen Wandlern Verwendung findet. Sie ist ferner bei einer Konstruktion verwendbar, wie sie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 138461/1984 beschrieben ist, bei der eine Öffnung zum Absorbieren von Druckwellen der thermischen Energie ausgebildet ist, die dem Ausstoßabschnitt entspricht. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die vorliegende Neuerung in der Lage ist, den Aufzeichnungsvorgang mit Sicherheit und hohem Wirkungsgrad unabhängig vom Typ des Aufzeichnungskopfes durchzuführen.In addition, the present invention is applicable to a structure as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 123670/1984 in which a common slit is used as a discharge port for a plurality of electrothermal transducers. It is also applicable to a structure as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 138461/1984 in which an opening for absorbing pressure waves of thermal energy is formed corresponding to the discharge portion. This is because the present invention is capable of performing the recording operation with certainty and high efficiency regardless of the type of recording head.
Die vorliegende Neuerung kann ferner bei einem sogenannten Vollzeilen-Aufzeichnungskopf mit einer Länge, die der maximalen Aufzeichnungsbreite entspricht, Verwendung finden. Ein derartiger Aufzeichnungskopf kann einen einzigen Aufzeichnungskopf und eine Vielzahl von Aufzeichnungsköpfen, die so kombiniert sind, daß sie die gesamte Breite abdecken, umfassen.The present invention can also be applied to a so-called full-line recording head having a length corresponding to the maximum recording width. Such a recording head can comprise a single recording head and a plurality of recording heads combined to cover the entire width.
Darüber hinaus kann die vorliegende Neuerung bei einem Aufzeichnungskopf vom seriellen Typ Verwendung finden, bei dem der Aufzeichnungskopf an der Haupteinheit befestigt ist, bei einem Aufzeichnungskopf vom austauschbaren Chiptyp, der elektrisch mit der Hauptvorrichtung verbunden ist und mit Tinte versorgt werden kann, indem er in der Haupteinheit montiert ist, oder bei einem Aufzeichnungskopf vom Patronentyp, der einen integrierten Tintenbehälter besitzt.Furthermore, the present invention can be applied to a serial type recording head in which the recording head is mounted on the main unit, a removable chip type recording head which is electrically connected to the main device and can be supplied with ink by being mounted in the main unit, or a cartridge type recording head which has an integrated ink tank.
m ««
·#·#
·«·«
Die Anordnung von Wiederherstelleinrichtungen und Hilfseinrichtungen für eine einleitende Funktionsweise wird bevorzugt, da hierdurch der durch die vorliegende Neuerung erreichbare Effekt weiter stabilisiert werden kann. Derartige Einrichtungen sind beispielsweise Verkappungseinrichtungen für den Aufzeichnungskopf, Reinigungseinrichtungen hierfür, Preß- oder Saugeinrichtungen, vorbereitende Heizeinrichtungen durch den elektrothermischen Wandler oder durch eine Kombination aus dem elektrothermischen Wandler und einem zusätzlichen Heizelement und Einrichtungen für einen vorbereitenden Ausstoßvorgang, der nicht zum Aufzeichnen dient, wodurch der Aufzeichnungsvorgang weiter stabilisiert werden kann.The arrangement of recovery means and auxiliary means for preliminary operation is preferred because the effect achievable by the present innovation can be further stabilized. Such means are, for example, capping means for the recording head, cleaning means therefor, pressing or suction means, preliminary heating means by the electrothermal transducer or by a combination of the electrothermal transducer and an additional heating element, and means for preliminary ejection operation other than for recording, whereby the recording operation can be further stabilized.
Was die Art und Zahl der montierten Aufzeichnungsköpfe anbetrifft, so kann ein einziger Kopf vorgesehen sein, der einer Tinte mit einer einzigen Farbe entspricht, oder es kann eine Vielzahl von Köpfen angeordnet werden, die einer Vielzahl von Tintenmaterialien entsprechen, welche unterschiedliche Aufzeichnungsfarben besitzen oder zu unterschiedlichen Aufzeichnungsdichten führen.As for the type and number of recording heads mounted, a single head corresponding to an ink of a single color may be provided, or a plurality of heads corresponding to a plurality of ink materials having different recording colors or resulting in different recording densities may be arranged.
Claims (55)
1028. Ink cartridge according to one of claims 1 to 4, or 22 to 27, characterized in that the ink inducing element (47) is arranged in the central region of a cross section of the porous element (37) in the ink supply direction.
10
25inducing element (47) is higher than that of the porous element (37) and that the pressure loss of the ink guide element is 20 mm water column or less.
25
15ink inducing element (47) is greater than that of the porous element (37) and that the pressure loss of the ink inducing element (47) is 20 mm water column or less.
15
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17919593 | 1993-07-20 | ||
JP5298370A JP2727292B2 (en) | 1993-07-20 | 1993-11-29 | Ink cartridge, ink jet recording unit, ink jet recording apparatus, and ink filling method |
JP29850193A JP3110597B2 (en) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | Ink supply member for ink jet tank, ink cartridge having the same, ink jet unit and ink jet recording apparatus |
JP29850093A JP3106046B2 (en) | 1993-11-29 | 1993-11-29 | Ink cartridge, inkjet recording unit, and recording apparatus using the recording unit |
EP93120081A EP0635373B1 (en) | 1993-07-20 | 1993-12-13 | Ink jet recording apparatus using recording unit with ink cartridge having ink inducing element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9321138U1 true DE9321138U1 (en) | 1996-04-25 |
Family
ID=27514051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9321138U Expired - Lifetime DE9321138U1 (en) | 1993-07-20 | 1993-12-13 | An ink jet recording apparatus using a recording unit having an ink cartridge having an ink induction element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9321138U1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0488829A2 (en) * | 1990-11-30 | 1992-06-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink container and recording head having same |
EP0536980A2 (en) * | 1991-10-10 | 1993-04-14 | Ing. C. Olivetti & C., S.p.A. | Method and apparatus for replenishing an ink-jet head with ink |
-
1993
- 1993-12-13 DE DE9321138U patent/DE9321138U1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0488829A2 (en) * | 1990-11-30 | 1992-06-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Ink container and recording head having same |
EP0536980A2 (en) * | 1991-10-10 | 1993-04-14 | Ing. C. Olivetti & C., S.p.A. | Method and apparatus for replenishing an ink-jet head with ink |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
5-104735 A.,M-1466,Aug. 20,1993,Vol.17,No.455 * |
5-293970 A.,M-1558,Feb. 10,1994,Vol.18,No. 83 * |
JP Patents Abstracts of Japan: 5-162329 A.,M-1495,Oct. 13,1993,Vol.17,No.564 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69331791T2 (en) | An ink jet recording apparatus which uses a color cartridge with an ink inducing element | |
DE69417468T2 (en) | Ink tanks, printhead cartridges and inkjet printers | |
DE69018003T2 (en) | Cartridge with ink reservoir can be set up on a color jet device. | |
DE69937320T2 (en) | Ink jet recording apparatus | |
DE69122732T2 (en) | Method and device for supplying ink to an inkjet printer | |
DE69419684T2 (en) | Ink for ink jet cartridge and method for ink jet recording with this ink | |
DE69225867T2 (en) | Ink tank, recording head and recording device using this ink tank | |
DE69015569T2 (en) | Cassette with color beam recording head and ink container, for use in a color beam recording device. | |
DE60300337T2 (en) | Ink tank, recording head and recording apparatus having such a container | |
DE69309413T2 (en) | Ink refill device, recorder using the same and ink refill method | |
DE3879125T2 (en) | COLORED PENS WITH INK SUPPLY AND DISTRIBUTION POSSIBILITY. | |
DE69130539T2 (en) | Ink jet recorder | |
DE69113740T2 (en) | Inkjet printing device. | |
DE19534613C2 (en) | Ink cartridge for an inkjet printer | |
DE69810684T2 (en) | Ink jet recording apparatus and ink suction method for the recording head | |
DE69422761T2 (en) | Method and device for determining the ink level in a cartridge | |
DE69836784T2 (en) | Ink supply device | |
DE69802364T2 (en) | Inkjet cartridge with interchangeable ink supply tanks with internal filter | |
DE69315256T2 (en) | Ink supply device for a thermal ink jet printer | |
DE3128366A1 (en) | "INK-JET PRINTER" | |
DE9017966U1 (en) | Thermal inkjet printer | |
DE69221954T2 (en) | Ink tank for ink jet recording device | |
DE2938053A1 (en) | LIQUID JET DEVICE AND LIQUID JET RECORDING APPARATUS | |
DE9421934U1 (en) | Interchangeable multi-ink tank, interchangeable single-color ink tank and exchangeable inkjet cartridge for holding the multi-ink tank and the single-color ink tank | |
DE60311729T2 (en) | Device with a liquid container |