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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tintenpatrone zum Zuführen von
Tinte in einem geeigneten Zustand negativen Drucks zu einem Aufzeichnungskopf,
der Tintentropfen in Antwort auf Drucksignale ausstößt.
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Eine
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist im allgemeinen derart aufgebaut,
dass ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf zum Ausstoßen von
Tintentropfen in Antwort auf Drucksignale auf einen Schlitten montiert
ist, der sich in einer Blattbreitenrichtung entlang eines Aufzeichnungspapiers
hin und herbewegt. Die Tinte wird von einen externen Tintentank
zu dem Aufzeichnungskopf zugeführt.
Im Falle einer kleinen Aufzeichnungsvorrichtung ist ein Tintenspeicherbehälter wie
ein Tintentank derart angeordnet, um von dem Schlitten im Hinblick
auf eine komfortable Handhabung entfernbar zu sein und um das Ersetzen
eines verbrauchten Tintentanks durch einen mit Tinte (oder Tinten,
falls der Tank ein Mehrfarbentank ist) gefüllten Tintentank zu erleichtern.
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Um
ein Lecken von Tinte von dem Aufzeichnungskopf zu verhindern, enthält ein derartiger
Tintenspeicherbehälter
im allgemeinen ein mit Tinte imprägniertes poröses Element,
so dass die Kapillarkraft des porösen Elements die Tinte hält.
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Zusätzlich besteht
eine Tendenz, dass die Menge verbrauchter Tinte mit der Zeit ansteigt,
da die fortschreitende Entwicklung verbesserter Drucker zu einer
erhöhten
Anzahl von Düsenöffnungen
führt,
um der geforderten Verbesserung der Druckqualität und Druckgeschwindigkeit
folgen zu können.
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Um
diesen Entwicklungen bei der Ausbildung von Tintenstrahldruckern
zu entsprechen, ist es bevorzugt, die Tintenmenge, die in dem Tintenspeicherbehälter gespeichert
werden kann, zu erhöhen,
jedoch führt
dies zu einer Erhöhung
des Volumens des porösen
Elements. Allerdings ist in dem Fall, in welchem das poröse Element,
das die Tinte hält,
Kapillarkraft einsetzt, die Höhe
(d.h. der Wasserstand) des porösen
Elements begrenzt, und daher muss die Bodenfläche des Tintenspeicherbehälters vergrößert werden,
um das Volumen des Behälters zu
erhöhen,
was ein Problem dahingehend verursacht, dass die Schlittenabmessungen
und somit die Gesamtabmessungen der Aufzeichnungsvorrichtung vergrößert werden
müssen.
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Um
dieses Problem zu lösen,
schlägt
die JP 8-174860 A in Abschnitten 0041-0043 und 10 eine
Tintenpatrone vor, in der ein durch Tintendruck verformbares Membranelement
in seinem Zentrum mit einem Durchgangsloch gebildet ist, um einen Membranventilsitz
bereitzustellen, und ein Ventilelement ist an einem dem Membranventilsitz
gegenüberliegenden
Ort vorgesehen.
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Um
ebenfalls dieses Problem zu lösen, schlägt die internationale
Patentveröffentlichung
WO 00 03877 A1 eine Tintenpatrone vor, in der ein Ventilelement
durch Spritzgießen
eines Polymermaterials, das Elastizität besitzt, gebildet ist, ein
Durchgangsloch in einem Zentrum des Ventilelements gebildet ist,
eine hintere Fläche
des Ventilelements durch eine Feder drückend in Kontakt ist mit einem
Dichtelement, und das Ventilelement durch einen auf die hintere
Fläche
des Ventilelements wirkenden negativen Druck bewegt wird, so dass
Tinte über
das Durchgangsloch zu einer Tintenzufuhröffnung ausströmt.
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Gleichzeitig
wird eine Tintenpatrone, die eine hohe Tintenzufuhrleistung besitzt
und die eine große Tintenmenge
zu einem Aufzeichnungskopf fördern kann
benötigt,
um den Bedarf nach derartigen Patronen zu decken, wenn sie beim
Hochgeschwindigkeitsdrucken eingesetzt werden. Der wichtigste Faktor,
der die Leistung beim Zuführen
von Tinte zu einem Aufzeichnungskopf beeinflusst, ist der Strömungsdurchgangswiderstand
innerhalb der Patronen.
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US 4,602,662 beschreibt
ein extern geregeltes Ventil zur Verwendung in Flüssigkeitsmarkiersystemen.
Diese Druckschrift lehrt, dass ein Einlass und ein Auslass auf einer
Seite eines bewegbaren Elements gelegen sind, und eine Feder und
eine externe Vakuumquelle sind auf der anderen Seite des bewegbaren
Elements gelegen. Das Patent sagt insbesondere aus, dass die Feder
nicht zum Abdichten des Ventils verwendet wird, sondern nur um ein
Auslaufen zu verhindern, während
die externe Vakuumquelle zum Geschlossenhalten des Ventils dient.
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US 4,971,527 offenbart ein
Regelventil für ein
Tintenmarkiersystem. Eine Membran ist zwischen zwei Federn eingespannt
und dient so zum Dämpfen von
Druckpulsationen in der zwischen einem Einlass und einem Auslass,
die auf einer Seite der Membran gelegen sind, strömenden Tinte.
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US 5,653,251 A bezieht
sich auf ein Vakuumbetätigtes
Mantelventil (sheath valve). Während
ein Einlass und ein Auslass auf derselben Seite der Ventilmembran
gelegen sind, kann die Membran selbst perforiert sein, was es einer
Flüssigkeit
ermöglicht, auf
die andere Seite der Membran zu fließen. Darüber hinaus ist die Membran über einen
gekrümmten Vorsprung
gespannt, und es wird keine Feder verwendet, um den Ventilöffnungsdruck
zu regeln. Genauer gesagt offenbart
US 5,653,251 A eine Ventilstruktur, die ein
aus einer elastisch verformbaren Membran hergestelltes Ventilelement,
einen konvexen Abschnitt, mit dem das Ventilelement in Berührung bringbar
ist, und einen Strömungskanal,
der in dem konvexen Abschnitt gebildet und durch das Ventilelement
verschließbar
ist, besitzt. In der Ventilstruktur wird ein negativer Druck auf
der Nachfrageseite auf eine Fläche
des Ventilelements aufgebracht, um das Ventilelement von dem Strömungskanal
zu trennen, um hierdurch die Zufuhr und die Unterbrechung der Flüssigkeit
zu regeln. Allerdings ist in dem offenen Zustand des Ventils die
Fläche
des Ventilelements, welche den Flüssigkeitsdruck empfängt (die Druckempfangsfläche), extrem
klein, was bedeutet, dass der Flächenunterschied
zwischen der vorderen und der hinteren Fläche des Ventilelements groß ist. Aus
diesem Grund kann der geöffnete
Ventilzustand nicht durch eine geringe Druckänderung, die sich aus einem
Tintenverbrauch durch den Aufzeichnungskopf ergibt, aufrecht erhalten
werden. Wenn die Ventilstruktur in einem geschlossenen Ventilzustand
gebracht ist, ist die Druckempfangsfläche extrem groß, so dass
die Ventilstruktur in den offenen Ventilzustand zurückgeführt wird.
Dementsprechend gibt es ein Problem dahingehend, dass dieser Vorgang
unerwünscht
wiederholt wird, was Pulsationen während der Zufuhr von Tinte
verursacht, was ersichtlicherweise das Drucken schädlich beeinträchtigen
kann.
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In
der Tintenpatrone, die in der internationalen Patentveröffentlichung
WO 00/03877 A1 offenbart ist, verursacht das Durchgangsloch, das
eine Tintenströmungspassage
durch das Membranelement bildet, einen Fluidwiderstand, und ferner
verursacht ein gegenseitiger Spalt des Durchgangslochs in Bezug
auf das Ventilelement, das mit dem Durchgangsloch zusammenwirkt,
ebenso einen großen Fluidwiderstand.
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EP 1199178 A1 beschreibt
eine Tintenpatrone, die einen Differentialdruckventilmechanismus
besitzt (die US 2002/0109760 A1 ist ein Gegenstück hierzu). Diese Druckschrift
beschreibt Ventile, in denen eine bewegliche Membran, die ein Durchgangsloch
aufweist, durch eine Feder belastet wird, um an einem festen Vorsprung
anzuliegen.
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Um
den durch das Durchgangsloch des Membranelements verursachten Fluidwiderstand
zu vermindern, ist es vorstellbar, den Durchmesser des Durchgangslochs
größer zu machen.
Da jedoch das Membranelement aus einem elastischen Polymermaterial
gebildet sein muss, wird ein Erhöhen
der Abmessungen des Durchgangslochs die Belastung pro Flächeneinheit
vermindern, was eine Verminderung des Dichtdrucks verursacht und
somit die Dichtfähigkeit
des Ventils verschlechtert und die Patronenleistung vermindert.
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Aus
diesem Grund kann eine Modifikation vorgenommen werden, in der ein
vorstehender Abschnitt in dem Bereich des Ventilelements, der dem Dichtelement
gegenüberliegt,
gebildet ist, um die Dichtfähigkeit
zu verbessern, wobei das Durchgangsloch in diesem hervorstehenden
Abschnitt ausgebildet ist. Allerdings wird infolge der Vorspannkraft der
Feder, wenn das Ventil in dem geschlossenen Zustand gehalten wird,
der hervorstehende Abschnitt elastisch verformt und zusammengedrückt.
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Dementsprechend
wird, selbst wenn negativer Druck auf das Ventilelement wirkt, um
das Ventil von dem Dichtelement um einen Betrag entsprechend des
aufgebrachten negativen Drucks zurück zu bewegen, der hervorstehende
Abschnitt, der elastisch verformt worden ist, in den Ausgangszustand zurückgeführt, und
daher ist der Strömungsdurchgangswiderstand
in dem offenen Zustand des Ventils hoch. In dem Fall, in welchem
eine große
Tintenmenge zum Verbrauch benötigt
wird, wie beim Drucken eines Bildes, besteht die Möglichkeit,
dass nicht ausreichend Tinte zugeführt wird.
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Ferner
muss, um den geschlossenen Zustand des Ventilelements zu stabilisieren,
der hervorstehende Abschnitt ausreichend zusammengedrückt sein,
um in engem Kontakt mit dem Dichtelement zu sein. Zu diesem Zweck
ist der hervorstehende Abschnitt des Ventilelements aus einem elastischen Element,
das aus einem Elastomer hergestellt ist, aufgebaut. Ebenso ist der
hervorstehende Abschnitt des Ventilelements dick im Vergleich zu
der Membranwand des Ventilelements, das den Differentialdruck empfängt. Daher
ist es wahrscheinlich, dass während
des Spritzgießens
eine turbulente Harzströmung
auftritt, und somit ist es wahrscheinlich, dass Nähte infolge
des Gießens
auftreten, was Schwierigkeiten beim Bilden des hervorstehenden Abschnitts des
Ventilelements, das stark von der Membranfläche hervorsteht, verursacht.
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Darüber hinaus
muss, da ein Versatz der Konzentrizität zwischen dem hervorstehenden
Abschnitt des Ventilelements und dem Dichtelement infolge einer
Fluktuation der Bauteilpräzision
und des Zusammenbaus verursacht wird, die Kontaktfläche des
Dichtelements größer im Vergleich
zum Durchmesser des hervorstehenden Abschnitts des Ventilelements
gemacht werden, um eine angemessene Ausrichtung sicherzustellen.
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Aufgrund
dieser Überlegungen
erstreckt sich das Dichtelement über
einen breiten Bereich um den hervorstehenden Abschnitt des Ventilelements,
was das Problem des großen
Strömungsdurchgangswiderstands
verstärkt.
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Da
ferner das Durchgangsloch in dem hervorstehenden Abschnitt des Ventilelements
ausgebildet sein muss, ist es wahrscheinlich, dass Falten oder Rillen
infolge von Nähten
in einer Dichtregion auftreten, was schlechte Herstellungsergebnisse
verursacht, die unerwünscht
sind.
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Darüber hinaus
erhält
in dem Fall, in welchem eine Durchgangslochkonfiguration, wie eine verjüngte Konfiguration,
auf das in den Membranelement als Versuch angewandt wird, den Strömungsdurchgangswiderstand
zu vermindern, ein unterer Abschnitt des hervorstehenden Abschnitts
eine geringe Wanddicke, was ein Problem verursacht, in welchem der
hervorstehende Abschnitt in das Innere des Durchgangslochs verformt
wird. Das heißt,
es gibt ein weiteres Problem darin, dass die Konfiguration des Durchgangslochs
begrenzt ist.
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Die
EP 0 238 829 A2 offenbart
eine Tintenpatrone gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, bei der ein elastisches Element ohne Durchgangsloch
verwendet wird.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung will diese Probleme lösen.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tintenpatrone
bereitzustellen, die einen Strömungsdurchgangswiderstand
um ein Durchgangsloch in einer Erzeugungsstruktur für negativen Druck
vermindern kann, um hierdurch eine hohe Tintenverbrauchsrate von
der Tintenpatrone durch einen Aufzeichnungskopf zu ermöglichen.
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Um
die oben genannte Aufgabe zu lösen, wird
eine Tintenpatrone mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bereitgestellt.
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Mit
dem obigen Aufbau ist es möglich,
auf ein in einem elastischen Element gebildetes Durchgangsloch zu
verzichten, und daher kann das elastische Element derart aufgebaut
sein, um eine im wesentlichen ebene Fläche zu besitzen. Selbst wenn das
elastische Element durch die Wirkung eines aufgebrachten negativen
Drucks zurückgeführt ist,
ist es möglich,
eine verengte Strömungspassage,
die durch die Wiederherstellung eines hervorstehenden Abschnitts
verursacht ist, zu beseitigen. Darüber hinaus ist es möglich, Nähte zu vermeiden,
die während des
Spritzgießens
wahrscheinlich auftreten, und hierdurch den Herstellungsertrag zu
erhöhen.
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Darüber hinaus
kann eine Region eines elastischen Elements, die zum Abdichten eines Öffnungsabschnitts
der Tintenströmungspassage
verwendet wird, als ebene Fläche
gebildet sein. Mit dieser Struktur kann ein großer Spalt zwischen dem Öffnungsabschnitt
der Tintenströmungspassage
und dem Ventilelement sichergestellt werden, wobei auch dessen Tiefe
verkürzt
werden kann. Aus diesem Grund ist es möglich, den Strömungsdurchgangswiderstand
zu vermindern und eine hohe Tintenverbrauchsrate durch einen Aufzeichnungskopf
zu ermöglichen.
Das heißt,
es ist möglich,
eine Tintenpatrone bereitzustellen, die zum Hochgeschwindigkeitsdrucken
geeignet ist.
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Zweckmäßige Weiterbildungen
der erfindungsgemäßen Tintenpatrone
enthalten die Merkmale der abhängigen
Patentansprüche.
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Danach
wird eine Tintenpatrone bereitgestellt mit einer Tintenspeicherregion,
einer Tintenzufuhröffnung,
die mit der Tintenspeicherregion kommuniziert, und einem Mechanismus,
der in Verknüpfung
mit einem Verbrauch von Tinte einen Tintenströmungspfad öffnet, worin: die Tintenspeicherregion
ist in eine obere Tintenspeicherregion, die von der Atmosphäre abgedichtet
ist, und eine untere Tintenspeicherregion, die zur Atmosphäre offen
ist, aufgeteilt, wobei die obere und die untere Tintenspeicherregion
miteinander über
eine Saugströmungspassage
kommunizieren; der Mechanismus ist in der oberen Tintenspeicherregion
vorgesehen; der Mechanismus umfasst: ein Tintenzufuhrströmungspassage
bildendes Element, das zwischen der oberen Tintenspeicherregion
und der Tintenzufuhröffnung
angeordnet ist und eine Tintenströmungspassage bildet, die mit
der Tintenzufuhröffnung
in Kommunikation bringbar ist; und ein elastisches Element, das
in dem Tintenzufuhrströmungspassage
bildenden Element angeordnet ist, und eine erste Fläche besitzt,
die einem Druck in der Tintenspeicherregion über eine in dem Tintenzufuhrströmungspasssage
bildenden Element gebildete erste Strömungspassage ausgesetzt ist,
und eine zweite Fläche
besitzt, die einem Druck in der Tintenzufuhröffnung über eine in dem Tintenzufuhrströmungspassage
bildenden Element gebildete zweite Strömungspassage ausgesetzt ist,
so dass das elastische Element durch eine elastische Kraft mit einem Öffnungsabschnitt
der Tintenströmungspassage
in Kontakt sein kann und von diesem getrennt sein kann; und das
elastische Element ist zum Öffnen
des Öffnungsabschnitts
der Tintenströmungspassage
in Verknüpfung
mit dem Druck in der Tintenzufuhröffnung bewegbar, um hierdurch
Tinte zu der Tintenzufuhröffnung
zuzuführen.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
kann ein Tintenzufuhrströmungspassage
bildendes Element leicht durch Spritzgießen integral in einem kastenförmigen Behälterhauptkörper, der
ein Boden besitzt und eine Tintenpatrone bildet, gebildet werden.
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Ferner
wird eine Tintenpatrone bereitgestellt, die aufweist: eine Tintenspeicherkammer;
eine Tintenzufuhröffnung,
die in Fluidkommunikation mit der Tintenspeicherkammer durch einen
Tintenströmungspfad
ist; und einen Mechanismus, der den Tintenströmungspfad selektiv schließt und als
Ergebnis des Verbrauchs von Tinte öffnet, wobei der Mechanismus
ein elastisches Element aufweist, das eine erste und eine zweite
Fläche
besitzt; eine Tintenströmungspassage,
die mit der Tintenzufuhröffnung kommuniziert
und einen Öffnungsabschnitt
in einer Position besitzt, in welcher die erste Fläche des
elastischen Elements den Öffnungsabschnitt
berührt oder
von diesem getrennt ist; einen Kommunikationsabschnitt, welcher
der ersten Fläche
des elastischen Elements zugewandt ist und mit der Tintenspeicherkammer
kommuniziert; und einen Raumabschnitt, welcher der zweiten Fläche des
elastischen Elements zugewandt ist und mit der Tintenzufuhröffnung kommuniziert.
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Gemäß obiger
Anordnung kann, da eine Öffnungsfläche des
Raumabschnitts größer ist
als diejenige des Öffnungsabschnitts
des Tintenströmungspfades,
der mit der Tintenzufuhröffnung
kommuniziert, eine Druckveränderung
auf der stromabwärts gelegenen
Seite, d.h. auf der Seite der Tintenzufuhröffnung, die als Ergebnis eines
Tintenverbrauchs verursacht wird, effektiv auf das elastische Element
derart aufgebracht werden, dass das elastische Element sicher in
den offenen Ventilzustand gesetzt wird.
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In
der obigen Anordnung ist eine Trennwand auf einer stromaufwärts gelegenen
Seite des elastischen Elements angeordnet, um ein Abteil zwischen dem
elastischen Element und der Trennwand zu bilden, wobei die Trennwand
einen hervorstehenden Abschnitt besitzt, den die erste Fläche des
elastischen Elements elastisch berührt, und der Öffnungsabschnitt
des Tintenströmungspfades,
der mit der Tintenzufuhröffnung
kommuniziert, ist in dem hervorstehenden Abschnitt gebildet.
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Dementsprechend
ist es möglich,
da ein großer
Raum um den hervorstehenden Abschnitt in einem Tintenzufuhrzustand
sichergestellt werden kann, in welchem das elastische Element von
dem Öffnungsabschnitt
getrennt ist, einen dynamischen Druckverlust zu vermindern, der
in Verbindung mit der Strömung
von Tinte verursacht wird. Das heißt, der hervorstehende Abschnitt
kann aus demselben Material wie der Behälterhauptkörper gebildet sein. Die Höhe des hervorstehenden
Abschnitts kann wie gewünscht
gewählt
werden. Ferner kann die Freiheit beim Gestalten der Form des hervorstehenden
Abschnitts und der Form des Durchgangslochs erhöht werden.
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Die
erfindungsgemäße Tintenpatrone
enthält ferner
ein Belastungselement, das gegenüberliegend zu
dem hervorstehenden Abschnitt angeordnet ist und das elastische
Element in Richtung auf den hervorstehenden Abschnitt belastet.
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Dementsprechend
ist es möglich,
das elastische Element sicher in Kontakt mit dem hervorstehenden
Abschnitt zu bringen, unabhängig
von der Positionierung des elastischen Elements, um hierdurch eine
Abdichtung dazwischen aufrechtzuerhalten, unabhängig davon, ob externe Vibrationen
auftreten, wie durch eine Bewegung des Schlittens verursachte Vibration.
Ferner kann die Kontaktkraft (die Abdichtungskraft), mit der das
elastische Element gegen den hervorstehenden Abschnitt gedrückt wird, auf
einen optimalen Wert eingestellt werden, d.h. einen Wert, der verhindern
kann, dass das elastische Element den hervorstehenden Abschnitt
infolge einer Bewegung des Schlittens berührt oder sich von diesem trennt,
und der weiterhin effektiv Tinte zuführen kann, während er
einen optimalen negativen Druck aufrechterhält.
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Ferner
ist der Öffnungsabschnitt
des hervorstehenden Abschnitts derart angeordnet, dass er im wesentlichen
dem Zentrum des elastischen Elements zugewandt ist.
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Die
zentrale Region des elastischen Elements hält eine im wesentlichen ebene
Form aufrecht, wenn das elastische Element symmetrisch in Bezug
auf einen Punkt verformt ist, und daher kann die zentrale Region
des elastischen Elements effektiv den Öffnungsabschnitt abdichten,
um die Dichtfähigkeit
zu erhöhen.
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Darüber hinaus
sieht die Erfindung vor, dass der Öffnungsabschnitt der Tintenströmungspassage einen
zylindrischen Abschnitt auf einer Seite des elastischen Elements
und einen erweiterten Abschnitt, der in einer Richtung der Tintenströmung zu der
Tintenzufuhröffnung
erweitet ist, aufweist.
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Dementsprechend
ist es möglich,
eine zuverlässige
Abdichtung durch die zylindrische Region sicherzustellen und den
gesamten Strömungsdurchgangswiderstand
durch den vergrößerten Abschnitt zu
vermindern.
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Die
Erfindung stellt ferner einen Fluidströmungsregler für einen
Aufzeichnungskopf bereit, der aufweist: ein elastisches Element,
das eine erste und eine zweite Fläche besitzt und durch einen
Druckunterschied zwischen der ersten und der zweiten Fläche bewegbar
ist; einen Kommunikationsabschnitt, der der ersten Fläche des
elastischen Elements zugewandt ist und dazu ausgelegt ist, mit einem
Tintentank zu kommunizieren, der Tinte darin speichert; eine Tintenausströmungsöffnung;
einen Öffnungsabschnitt
des Tintenströmungspfades,
der mit der Tintenausströmungsöffnung kommuniziert,
worin die erste Fläche
des elastischen Elements in Kontakt mit dem Öffnungsabschnitt bringbar und
von diesem trennbar ist; und einen Raumabschnitt, welcher der zweiten
Fläche
des elastischen Elements zugewandt ist und mit der Tintenausströmungsöffnung kommuniziert.
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Gemäß obiger
Anordnung kann, da eine Öffnungsfläche des
Raumabschnitts größer ist
als diejenige des Öffnungsabschnitts
des Tintenströmungspfades,
der mit der Tintenausströmungsöffnung kommuniziert,
eine Druckveränderung
auf der stromabwärts
gelegenen Seite, d.h. auf einer Seite der Tintenausströmungsöffnung,
die als Ergebnis eines Tintenverbrauchs verursacht wird, effektiv
auf das elastische Element aufgebracht werden, um das elastische
Element sicher in den offenen Ventilzustand zu setzen.
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf den in den japanischen
Patentanmeldungen Nr. 2002-266824 (eingereicht am 12. September
2002), 2002-292337 (eingereicht am 4. Oktober 2002), 2002-355470
eingereicht am 6. Dezember 2002) und 2002-357040 (eingereicht am
9. Dezember 2002) enthaltenen Gegenstand, von denen jeder ausdrücklich in
seiner Gesamtheit durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine explosionsartige Perspektivansicht, die eine Tintenpatrone
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, betrachtet von einer Seite einer Tintenspeicherkammer,
zeigt;
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2A ist
eine Perspektivansicht, welche die Tintenpatrone aus 1,
betrachtet von der anderen Seite zeigt;
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2B ist
eine Perspektivansicht, die eine andere Ausführungsform eines Ventilelementlagerabschnitts
zeigt;
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3 ist
eine Schnittansicht der Tintenpatrone, die eine Schnittstruktur
davon in einer Umgebung eines Mechanismus zum Öffnen und Schließen eines Tintenströmungspfads
zeigt;
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4A und 4B sind
vergrößerte Schnittansichten,
die einen geschlossenen Ventilzustand bzw. einen offenen Ventilzustand
des Mechanismus der Tintenpatrone zeigen;
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4C ist
eine Schnittansicht, die eine Tintenströmungspassage des Mechanismus
zu einer Tintenzufuhröffnung
zeigt;
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5A und 5B zeigen
die Strömung von
Tinte in der Tintenpatrone;
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6A und 6B sind
Ansichten, die unterschiedliche Ausführungsformen eines Ventilelements
zeigen;
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7 ist
eine Perspektivansicht, die ein Ventilelement zeigt, das in einer
herkömmlichen
Tintenpatrone verwendet wird;
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8A und 8B sind
vergrößerte Ansichten,
die einen geschlossenen Ventilzustand bzw. einen offenen Ventilzustand
der herkömmlichen
Tintenpatrone zeigen;
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8C ist
eine vergrößerte Ansicht,
die eine Form eines hervorstehenden Abschnitts in dem geschlossenen
Ventilzustand zeigt;
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9 zeigt
eine weitere Ausführungsform,
in der ein Element, das eine Region definiert, in der ein Öffnungs-
und Schließmechanismus
eingebaut ist, als getrenntes Element gebildet ist;
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10 ist
eine Perspektivansicht, die den Aufbau einer Tintenpatrone gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und insbesondere eine Struktur
einer Öffnungsseite eines
Behälterhauptkörpers zeigt;
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11 ist
eine Perspektivansicht, die den Aufbau der Tintenpatrone zeigt,
und insbesondere eine Struktur auf einer Seite einer vorderen Fläche davon
zeigt;
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12 ist
eine vordere Ansicht, welche die Öffnungsseite des Behälterhauptkörpers zeigt;
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13 ist
eine vordere Ansicht, die eine Bodenabschnittsseite des Behälterhauptkörpers zeigt;
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14 ist
eine Schnittansicht, die eine Region des Behälterhauptkörpers zeigt, in der ein Öffnungs- und Schließmechanismus
eingesetzt ist;
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15 ist
eine Schnittansicht, die einen Strömungspassagenteil des Hauptkörpers von
der Region, in welche der Mechanismus eingesetzt ist, zu einer Tintenzufuhröffnung zeigt;
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16 ist
eine vergrößerte Schnittansicht, welche
die Region zeigt, in welche der Mechanismus eingesetzt ist;
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17 ist
eine explosionsartige Perspektivansicht, welche den Aufbau einer
Tintenpatrone gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, und insbesondere eine Öffnungsseite
eines Behälterhauptkörpers zeigt;
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18 ist
eine Schnittansicht, die eine Region des Behälterhauptkörpers zeigt, in die ein Öffnungs- und Schließmechanismus
für negativen Druck
eingesetzt ist;
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19 ist
eine vergrößerte Schnittansicht, welche
die Region zeigt, in die der Mechanismus eingesetzt ist;
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20A und 20B sind
schematische Ansichten, die einen geschlossenen Zustand eines Ventils
bzw. einen offenen Zustand eines Ventils einer Strömungspfadstruktur
des Mechanismus in einer Tintenpatrone gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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21A und 21B sind
schematische Ansichten, die einen geschlossenen Ventilzustand bzw.
einen offenen Ventilzustand einer Strömungspfadstruktur in einem Öffnungs-
und Schließmechanismus
für negativen
Druck in einer herkömmlichen Tintenpatrone
zeigen;
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22A und 22B zeigen
weitere Ausführungsformen
einer Strömungspfadstruktur
in dem Mechanismus in der Tintenpatrone gemäß der vorliegenden Erfindung;
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23 ist
eine Schnittansicht, die eine weitere Ausführungsform des Mechanismus
zeigt; und
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24 ist
eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform eines Fluidströmungsreglers
für einen Aufzeichnungskopf
zeigt, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung einsetzt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend
werden die Details der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf
die veranschaulichten Ausführungsformen
diskutiert.
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1 und 2A sind
explosionsartige Perspektivansichten, die einen Aufbau einer Tintenpatrone
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen und die vorderen bzw. hinteren Strukturen
zeigen. 3 ist eine Ansicht, die eine Schnittstruktur
davon zeigt. Die Tintenpatrone ist teilweise durch ein Rahmenelement 2,
das Öffnungen 1 auf
beiden Seiten davon besitzt, und Deckelelemente 3 und 4,
welche die Öffnungen 1 jeweils
abdichten, definiert. Die Tintenpatrone ist mit einer Tintenzufuhröffnung 5 an
einer vorlaufenden Endseite in einer Einfügerichtung gebildet, d.h. an
einer Bodenfläche in
dieser Ausführungsform.
Die Tintenzufuhröffnung gemäß der vorliegenden
Erfindung umschließt
ein Element oder einen Öffnungsabschnitt,
an welches oder in welchen ein Verbindungselement, wie eine Hohlnadel
oder ein Rohr, zur lösbaren
Verbindung zwischen den Tintenpatrone und einem auf einem Schlitten
vorgesehenen Aufzeichnungskopf verbindbar oder einführbar ist.
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Ein
eine Tintenzufuhrströmungspassage (bzw.
einen Tintenzufuhrströmungspfad)
bildendes Element 6, das Teil eines Mechanismus 30 zum
selektiven Blockieren und Öffnen
dieser Passage ist, ist integral in der Nähe eines Abschnitts des Rahmenelements 2,
das der Tintenzufuhröffnung 5 zugewandt ist,
derart gebildet, dass ein Abschnitt des die Tintenströmungszufuhrpassage
bildenden Elements, der auf einer Öffnungsoberflächenseite
des Rahmenelements 2 gelegen ist, einen Öffnungsabschnitt 7 bildet.
Der Öffnungsabschnitt 7 ist
derart angeordnet, um in Fluidkommunikation mit der Tintenzufuhröffnung 5 zu
sein.
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Das
eine Tintenzufuhrströmungspassage
bildende Element 6 ist im wesentlichen in einen ein Ventilelement
lagernden Abschnitt 8 zum Lagern eines im wesentlichen
kreisförmigen
Ventilelements (ebenso als elastisches Element bezeichnet) 20 und einen
Strömungspassageabschnitt 9 zur
Fluidkommunikation mit der Tintenzufuhröffnung 5 aufgeteilt. Ein
hervorstehender Abschnitt 11, der ein erstes Durchgangsloch 10 besitzt,
das als Tintenaunströmungsöffnung dient,
ist in einem Zentrum des das Ventilelement lagernden Abschnitts 8 gebildet,
und ein zweites Durchgangsloch 12, das als Tinteneinströmungsöffnung dient,
ist in einer von dem hervorstehenden Abschnitt 11 versetzten
Position gebildet. Der Strömungspassagenabschnitt 9 ist
mit einem dritten Durchgangsloch 13 versehen, das als Tinteneinströmungsöffnung zur
Kommunikation mit einer vorderen Oberflächenregion des Ventilelements 20 dient.
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Wie
in 4A-4C gezeigt, ist das erste Durchgangsloch 10 derart
gebildet, um einen im wesentlichen zylindrischen, geraden Abschnitt
S auf einer Seite des elastischen Elements und einen trichterförmigen Abschnitt
R zu besitzen, der sich nach außen
bei einer Bewegung entlang des Durchgangslochs 10 in der
Richtung der Tintenströmung
erweitert, wenn sich die Tinte zu der Tintenzufuhröffnung 5 bewegt.
Dieser trichterförmige
Abschnitt R ist kontinuierlich mit dem zylindrischen Abschnitt S
und liegt stromabwärts
desselben. Das heißt,
die Tintenausströmungsseite
des Durchgangslochs 10 erweitert sich nach außen. Diese
Struktur stellt ein zuverlässiges
Abdichten durch den zylindrischen Abschnitt S bereit, und vermindert
den Strömungsdurchgangswiderstand
gegenüber
einer Fluidbewegung in dem gesamten Durchgangsloch 10 durch
den trichterförmigen
Abschnitt R.
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Ein
Vertiefungsabschnitt 15 ist in einer Fläche 14 einer Wandfläche 6a,
die das Tintenzufuhrströmungspassage
bildende Element 6 bildet, derart gebildet, um das erste
Durchgangsloch 10 des hervorstehenden Abschnitts 11 mit
dem dritten Durchgangsloch 13 des Strömungspassageabschnitts 9 zu verbinden.
Eine Kommunikationspassage (nachfolgend mit Bezugszeichen 15' bezeichnet)
ist durch Abdichten des Vertiefungsabschnitts 15 mit einem Abdeckungsfilm 16 definiert.
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In
dem derart aufgebauten, eine Tintenzufuhrströmungspassage bildenden Element 6 ist
das elastisch verformbare Ventilelement 20 über einen Positionseinstellrahmen 21 wie
in 4 gezeigt montiert. Das Ventilelement 20 ist
mit einem dicken Abschnitt 20a entlang dessen Umfang ausgestattet, und
der dicke Abschnitt 20a besitzt eine ebene Fläche, die
dem hervorstehenden Abschnitt 11 zugewandt ist. Eine Feder 22 zum
Einstellen eines Differentialdrucks ist durch einen hervorstehenden
Abschnitt 20b positioniert. Sie ist auf das Zentrum des Ventilelements 20 ausgerichtet
und liegt an der hinteren Fläche
(zweite Fläche
bzw. Rückfläche) des
Ventilelements 20 an. Ferner dichtet ein Halteelement 23 das Äußere des
die Tintenzufuhrströmungspassage bildenden
Elements 6 in flüssigkeitsdichter
Weise von einer Tintenspeicherregion ab, während es eine Kommunikation
zwischen dem Strömungspassagenabschnitts 9 und
der Rückfläche des
Ventilelements zulässt. Übrigens
kann in der gezeigten Struktur die Passung zwischen dem Ventilelement 20 und
dem hervorstehenden Abschnitt 11 verbessert werden, falls
die aneinander liegenden Abschnitte dieser Elemente eben sind, da
dies die Ausrichtung erleichtern wird und die Notwendigkeit vermeiden
wird, eine Krümmung
und Unregelmäßigkeiten
der aneinander anliegenden Flächen
zu berücksichtigen.
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Zu
diesem Zweck, um eine derartige Kommunikation zwischen dem Strömungspassageabschnitt 9 und
der Rückfläche des
Ventilelements 20 zu ermöglichen, sind mindestens einer
und möglicherweise
beide Vertiefungsabschnitte 9a und 23a in einer
Region des Tintenzufuhrströmungspassage
bildenden Elements 6 und des Halteelements 23 gebildet,
um dem Strömungspassagenabschnitt 9 zugewandt
zu sein.
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Das
Ventilelement 20 ist bevorzugt aus Polymermaterial hergestellt,
wie einem Elastomer, so dass es durch Spritzgießen geformt werden kann und elastische
Eigenschaften besitzt. Das Ventilelement 20 ist mit dem
Feder aufnehmenden hervorstehenden Abschnitt 20b in einer
dem hervorstehenden Abschnitt 11 zugewandten Region, d.h.
in einem zentralen Abschnitt davon, ausgestattet.
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Ein
Film 24 ist mit einer Trennwand 6b verbunden oder
an dieser angebracht, die Teil des Tintenzufuhrströmungspassage
bildenden Elements 6 ist, um die Oberfläche des Halteelements 23 zu
bedecken und den Ventillagerabschnitt 8 und den Strömungspassagenabschnitt 9 abzudichten,
wodurch eine zuverlässige
Abdichtung und Trennung von der Tintenspeicherregion hergestellt
wird.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform ist
das zweite Durchgangsloch 12 derart gebildet, um im wesentlichen
dieselben Abmessungen wie das erste Durchgangsloch 10 zu
besitzen. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf
begrenzt, und das zweite Durchgangsloch 12 kann wie in 2B gezeigt
durch ein Fenster 12' ersetzt
werden, das als Konsequenz des Entfernens eines größeren Abschnitts
der Wandfläche 6a gebildet
ist, was genug Material zurück
lässt,
um einen Abschnitt bereitzustellen, der nicht infolge einer Druckkraft
der Feder 22, die das Ventilelement 20 beaufschlagt,
verformt wird, und welcher Abschnitt die Bildung des Vertiefungsabschnitts 15 zulässt, der
als Kommunikationspassage dient. Diese Anordnung stellt dabei dieselben
Wirkungen wie die zuvor beschriebene Struktur bereit.
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Wenn
in dieser Ausführungsform
die Tintenpatrone in einer Aufzeichnungsvorrichtung montiert wird
und der Druck des Fluids auf der Seite der Tintenzufuhröffnung 5,
d.h. der am meisten stromabwärts
gelegenen Region, von der Tinte von der Tintenpatrone ausgestoßen wird,
durch Tintenverbrauch durch einen Aufzeichnungskopf oder dergleichen vermindert
ist, wird der Flüssigkeitsdruck
in dem Strömungspassagenabschnitt 9,
den durch den Vertiefungsabschnitt 15 und den Film 16 gebildeten
Strömungspassageabschnitt 15' und einem geschlossenen
Raum (auch als Druckbetriebsabteil bezeichnet) 27 hinter
dem Ventilelement 20, der hiermit nur über eine durch den Vertiefungsabschnitt 23a gebildete Strömungspassage
kommuniziert, ebenso abgesenkt, so dass der verminderte Druck auf
die Oberfläche
wirkt, die ebenso mit einer Vorspannkraft durch die Feder 23 beaufschlagt
ist(der geschlossene Raum 27 ist für Fluidkommunikation nur über die durch
den Vertiefungsabschnitt 23a gebildete Passage offen).
Allerdings erhält
in dem Fall, in welchem der negative Druck des Fluids in der Tintenzufuhröffnung 5 nicht
einen vorbestimmten Wert erreicht, das Ventilelement 20 einen
abgedichteten Zustand des ersten Durchgangslochs 10 aufrecht,
da es der Vorspannkraft der Feder 22 unterworfen ist. Zusätzlich ist,
obwohl dieser negative Druck auch auf das erste Durchgangsloch 10 durch
die Kommunikationspassage 15' wirkt
und somit auf die vordere Fläche
des Ventilelements 20 aufgebracht wird, die Fläche des Durchgangslochs 10 extrem
klein, so dass die auf die vordere Fläche des Ventilelements wirkenden
Kraft im Vergleich zu der auf die Rückfläche des Ventilelements aufgebrachte
Kraft vernachlässigbar
ist.
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4C ist
eine teilweise durch den Strömungspassageabschnitt 9 des
Mechanismus 30 geführte
Schnittansicht. Wenn der negative Druck derart abgesenkt wird, dass
die entsprechend erzeugte Kraft geringer ist als die durch die Feder 22 und
die inhärente
Steifigkeit des Ventilelements 20 aufgebrachte Kraft, wirkt
der negative Druck in der Tintenzufuhröffnung auf das Druckbetriebsabteil 27 des Ventilelements 20,
das in Kommunikation mit der Tintenzufuhröffnung durch den Vertiefungsabschnitt 23a oder 9a (4C)
ist. Dementsprechend erfährt
das Ventilelement 20 eine ausreichende Kraft von dem Druckdifferential,
um gegen die Vorspannkraft der Feder 22 bewegt zu werden,
und wird so von dem hervorstehenden Abschnitt 11 (4B)
getrennt, was es der Tinte in der Tintenspeicherkammer 17 erlaubt,
in die Kommunikationspassage 15' über das zweite Durchgangsloch 12 (dies
ist durch ein Pfeil A in 5A gezeigt)
und das erste Durchgangsloch 10 des hervorstehenden Abschnitts 11 zu
strömen.
Die in die Kommunikationspassage 15' strömende Tinte strömt über das
dritte Durchgangsloch 13 (gezeigt durch Pfeil B in 5A)
und den Strömungspassageabschnitt 9 in
den die Tintenzufuhröffnung 5 (gezeigt
durch ein Pfeil C in 5B).
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Wenn
eine vorbestimmte Menge von Tinte in die Tintenzufuhröffnung 5 auf
diese Weise strömt, wodurch
sich der Druck an der Rückfläche des
Ventilelements 20 erhöht,
verursacht die Veränderung des
Druckdifferentials entlang des Ventilelements 20, dass
das Ventilelement 20 elastisch in Kontakt mit dem hervorstehenden
Abschnitt 11 unter der Vorspannkraft der Feder 22 gebracht
wird, um so das Durchgangsloch 10 (4A) abzudichten.
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Danach
wird dieser Vorgang wiederholt, um Tinte in den Aufzeichnungskopf
zuzuführen,
während der
Druck auf der Seite der Tintenzufuhröffnung auf den vorbestimmten
negativen Druck aufrecht erhalten wird.
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Es
ist zu beachten, dass diese Regelung der Tintenströmung automatisch
in Antwort auf den Verbrauch von Tinte von der Tintenzufuhröffnung stattfindet.
Dies vermeidet die Notwendigkeit, ein spezielles externes Regelsystem
vorzusehen, das periodisch das Ventil öffnet und schließt, um eine
Tintenströmung
von dem Tintenbehälter
zu der Tintenzufuhröffnung
zu regeln, und vereinfacht und verbessert so die Konstruktion der
Tintenpatrone.
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Wie
in 6A gezeigt, ist die Dichtseite des Ventilelements 20 gemäß der vorliegenden
Erfindung als ebene Fläche
gebildet. Dies steht im Gegensatz zu einem herkömmlichen Ventilelement 40,
wie in 7 gezeigt, und es gibt in dem erfindungsgemäßen Ventilelement 20 keinen
hervorstehenden Abschnitt 42, der ein Durchgangsloch 41 in
der einen Ventilsitz berührenden
Region besitzt. Mittels dieser Struktur ist das Ventilelement gemäß der Erfindung frei
von Nähten,
d.h. Nuten (in 7 gezeigte Schlitze), die mit
Wahrscheinlichkeit während
des Spritzgießens auftreten,
und daher kann die Erfindung den Herstellungsertrag annehmbarer
Ventilelemente erhöhen.
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Ferner
ist, da die Region des Ventilelements 20, die den hervorstehenden
Abschnitt 11 berührt,
als ebene Fläche
so breit wie möglich
gebildet werden kann, eine genaue Ausrichtung einer kleinen ebenen Region
zu dem hervorstehenden Abschnitt kein Problem, und so kann die große ebene
Region zuverlässig
und eng mit dem hervorstehenden Abschnitt 11, der als Ventilsitz
dient, in Berührung
gebracht werden, um hierdurch eine hohe Dichtkraft bereitzustellen.
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Im
Gegensatz hierzu ergibt ein herkömmliches
Ventilelement 40, wie in 8A und 8B gezeigt,
einen Zustand, in welchem der hervorstehende Abschnitt 42 gegen
ein Dichtelement 44 unter der elastischen Kraft der Feder 43 gezwängt ist,
und als Ergebnis elastisch zusammengedrückt und verformt wird.
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Da
andererseits der auf das Ventilelement 40 wirkende negative
Druck konstant bleibt, wenn das Ventilelement 40 geöffnet ist,
selbst wenn es von dem Dichtelement 44 getrennt ist, wird
die Region 42a, die elastisch verformt worden ist, in den
Ausgangszustand zurückgesetzt,
um einen Strömungspassagespalt
L' extrem klein
zu machen, was zu dem Problem eines großen Strömungsdurchgangswiderstands
führt.
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Im
Hinblick auf die Tatsache, dass das Durchgangsloch 41 durch
das aus einem elastisch verformbaren Material hergestellte Ventilelement 4O hindurch
gebildet ist, ist es darüber
hinaus notwendig, die Fläche
des Dichtelements 44 groß zu machen, um eine Positionsverschiebung
des Durchgangslochs 41 infolge der Durchbiegung des Ventilelements 40 oder
dergleichen aufzunehmen. Dies führt
zu einem weiteren Problem darin, dass es einen erhöhten Strömungswiderstand
gibt, da die enge Spaltregion in der Nähe des Durchgangslochs 41 unvermeidlich
lang ist.
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Im
Gegensatz hierzu wird gemäß der vorliegenden
Erfindung, da die Dichtseite des Ventilelements 20 als
ebene Fläche
gebildet ist, keine Rückstellung
erzeugt, selbst wenn das Ventilelement 20 in die Ausgangsposition
durch die Wirkung des negativen Drucks zurückgeführt ist, und so kann ein großer Spalt
L aufrecht erhalten werden. Da das erste Durchgangsloch 10,
das die Tintenströmungspassage
während
des geöffneten
Ventilzustands bildet, darüber
hinaus durch den Ventilelementlagerabschnitt gebildet sein kann,
der bevorzugt aus einem steiferen Material als das Ventilelement
hergestellt ist, kann der hervorstehende Abschnitt 11 derart
gebildet sein, um so klein wie möglich
zu sein, während weiterhin
eine große
Strömungspassage
zwischen dem Ventilelement 20 und der Endfläche des
Durchgangslochs 10 aufgrund dessen Steifigkeit sichergestellt
ist. Dementsprechend ist es möglich,
den Strömungswiderstand
in der Nähe
des Durchgangslochs 10 zu vermindern.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform ist
die mit dem Ventilsitz in Kontakt zu bringende Fläche als
ebene Fläche
gebildet. Alternativ kann, wie in 6B gezeigt,
ein hervorstehender Abschnitt 28 mit einer Konfiguration
gebildet sein, die keine Nähte erzeugt,
und die weiterhin dieselben nützlichen
Wirkungen bereitstellt, die bereits in Verbindung mit der ebenen
Fläche
diskutiert worden sind. In diesem Falle kann der vorstehende Abschnitt 28 derart
dimensioniert und verjüngt
sein, um in das Durchgangsloch 10 des hervorstehenden Abschnitts 11 einzudringen, wenn
die zwei Bauteile zusammen gezwängt
sind.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform sind
das Ventilelement und das Rahmenelement als getrennte Elemente gebaut.
Allerdings können
sie als einstückiges
Element durch gemeinsames Spritzgießen mit jeweils geeigneten
Materialien gebildet sein.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform ist
die Wand, die die Region definiert, in der der Öffnungs- und Schließmechanismus
eingebaut ist, integral mit dem die Tintenspeicherregion definierenden Element
gebildet. Alternativ kann, wie in 9 gezeigt,
das Element, das die Region definiert, in der der Mechanismus eingebaut
ist, als getrenntes Element 31 gebaut sein, das in eine
stromaufwärts
gelegene Seitenöffnung 5a der
Tintenzufuhröffnung 5 eingefügt ist.
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Als
nächstes
wird eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung diskutiert.
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10 bis 13 zeigen
die vorderen und hinteren Strukturen einer Tintenpatrone, bei der
das Öffnungsverschlusselement
entnommen ist. 14 bis 16 zeigen
Details eines Öffnungs-
und Schließmechanismus,
betrachtet im Querschnitt. Unter Bezugnahme auf 10 ist
das Innere eines Behälterhauptkörpers 50,
der die Tintenspeicherregion bildet, vertikal durch eine Wand 52 aufgeteilt,
die sich im wesentlichen in einer horizontalen Richtung erstreckt,
und sich genauer gesagt derart öffnet,
dass eine Seite der Wand 52, die der Tintenzufuhranschlussöffnung 51 zugewandt
ist, leicht nach unten gelegen ist. Ein Ventilelement 54,
ein Befestigungselement 55 und eine Feder 53 sind
in der Tintenzufuhröffnung 51 gelagert,
so dass in dem Zustand, in welchem die Tintenpatronen nicht auf
einen Hauptkörper einer
Aufzeichnungsvorrichtung montiert ist, das Ventilelement 54 in
elastischem Kontakt mit dem Befestigungselement 55 durch
die Feder 53 gehalten ist, um den Tintenzufuhranschluss 51 dicht
zu verschließen.
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Die
untere Region unterhalb der Wand 52 ist mit einer ersten
Tintenspeicherkammer 56 gebildet, die obere Region oberhalb
der Wand 52 ist durch einen Rahmen 59 definiert,
der die Wand 52 als Bodenfläche besitzt, und der von einer
Wand 57 des Behälterhauptkörpers 50 durch
einen bevorzugt konstanten Spalt getrennt ist, um eine Atmosphärenkommunikationspassage 58 zu
bilden. Die innere Region des Rahmens 59 ist ferner durch
eine vertikale Wand (60) geteilt, die an ihrem Boden mit
einer Kommunikationsöffnung 60a gebildet
ist, so dass eine der aufgeteilten Regionen (d.h. eine rechtsseitige
Region in der Zeichnung) als zweite Tintenspeicherkammer 61 dient,
und die andere Region dient als dritte Tintenspeicherkammer 62.
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Eine
Saugströmungspassage 63 ist
in einer der ersten Tintenspeicherkammer 56 gegenüberliegenden
Region derart gebildet, um die zweite Tintenspeicherkammer 61 und
eine Bodenfläche 50a des Behälterhauptkörpers 50 zu
verbinden. Die Saugströmungspassage 63 ist
durch Bilden eines vertieften Abschnitts 64 (11)
in der vorderen Fläche des
Behälterhauptkörpers 50 und
Abdichten dieses vertieften Abschnitts 64 mit einem luftundurchlässigen Film 104 aufgebaut,
was später
ausführlicher
zu beschreiben ist.
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In
der dritten Tintenspeicherkammer 62 ist ein eine Tintenzufuhrströmungspassage
bildendes Element 67 durch Bilden einer ringförmigen Rahmenwand 65,
die mit dem Rahmen 59 bündig
ist, und einer ebenen Fläche 66,
die das Innere der ringförmigen
Rahmenwand in eine vordere und eine hintere Seite aufteilt, aufgebaut.
Eine vertikale Wand 68 ist zwischen dem unteren Abschnitt
der Rahmenwand 65 und der Wand 52 gebildet, um
eine vierte Tintenspeicherkammer 69 zu definieren. Ein
vertiefter Abschnitt 68a zur Kommunikation ist in dem unteren
Abschnitt der Wand 68 gebildet.
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Eine
Trennwand 70 ist zwischen der vierten Tintenspeicherkammer 69 und
dem Rahmenabschnitt 59 vorgesehen, um eine Tintenströmungspassage 71 zu
bilden. Der obere Abschnitt der Tintenströmungspassage 71 kommuniziert
mit der Seite der vorderen Fläche
des Behälterhauptkörpers 50 über ein
Durchgangsloch 72, das, falls gewünscht, als Filterkammer dienen
kann.
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Das
Durchgangsloch 72 ist durch eine mit der Wand 70 kontinuierliche
Wand 73 derart definiert, dass das Durchgangsloch 72 mit
dem oberen Ende der Tintenströmungspassage 71 über einen
vertieften Abschnitt 73a kommuniziert. Das Durchgangsloch 72 kommuniziert
ebenso über
einen bevorzugt tropfenförmigen
vertieften Abschnitt 74, der auf der Seite der vorderen
Fläche
gebildet ist, und eine Kommunikationsöffnung 73b mit dem
Inneren der Rahmenwand 65.
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Wie
in 11 gezeigt, ist der untere Abschnitt des die Tintenzufuhrströmungspassage
bildenden Elements 67 mit der Tintenzufuhröffnung 51 über eine
Strömungspassage
verbunden, die durch einen in der Oberfläche des Behälterhauptkörpers 50 gebildeten
vertieften Abschnitt 86 und einen an diesem vertieften
Abschnitt 86 abdichtenden luftundurchlässigen Film 104 aufgebracht
ist. Das die Tintenzufuhrströmungspassage
bildende Element 67 besitzt die ebene Fläche 66 und
eine ringförmige Wand 80,
die auf der Seite der vorderen Fläche des Behälterhauptkörpers 50 gelegen sind
und die der Tintenspeicherregion gegenüberliegen, um hierdurch einen
Ventilelementlagerabschnitt 81 zu definieren. Die ebene
Fläche 66 ist
derart gebildet, dass sie näherungsweise
in ihrem Zentrum einen hervorstehenden Abschnitt 83 besitzt,
der ein Durchgangsloch 82 besitzt. Die ebene Fläche 66 ist
in einer von dem hervorstehenden Abschnitt 83 versetzten
Position mit einer Kommunikationspassage 85 versehen, die mit der
vorderen Fläche
des Ventilelements 84 kommuniziert. Das Durchgangsloch 82 ist,
auf ähnliche
Weise zu dem in 4A gezeigten, durch einen im
wesentlichen zylindrischen, geraden Abschnitt S, der auf der Seite
des elastischen Elements gelegen ist, und einen trichterförmigen Abschnitt
R, der in der Richtung der Tintenströmung zu der Tintenzufuhröffnung 51 schrittweise
erweitert ist und der mit dem geraden Abschnitt S kontinuierlich
und von diesem stromabwärts
gelegen ist (d.h., die Tintenausströmungsseite des Durchgangslochs 82 erweitert
sich nach außen)
gebildet, wodurch eine zuverlässige
Abdichtung durch den geraden Abschnitt S sichergestellt ist, während der
Strömungsdurchgangswiderstand
in dem gesamten Durchgangsloch 82 durch den trichterförmigen Abschnitt
R vermindert ist.
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Ein
kerbenförmiger
Abschnitt 87 ist in der Nähe des unteren Endes der Wand 80 gebildet,
der mit dem vertieften Abschnitt 86 verbunden ist, der sich
nach unten zu der Tintenzufuhröffnung 51 erstreckt.
Die Tiefe dieses kerbenförmigen
Abschnitts 87 ist derart gewählt, dass der kerbenförmige Abschnitt 87 nur
mit einer Rückflächenseite
des Ventilelements 84 kommuniziert, wenn das Ventilelement 84 eingebaut
ist. Eine Wand 88 ist in der Rückflächenseite gegenüberliegend
zu dem Durchgangsloch 82 gebildet, d.h. in der oberen Tintenspeicherregion, und
diese Wand erstreckt sich zu dem oberen Ende des vertieften Abschnitts 86,
während
sie sich von der Kommunikationspassage 85 entfernt, und
trennt ebenso einen Raum von der umgebenden Region, so dass der
Raum über
ein Durchgangsloch 89 an einem unteren Ende der Wand 88 mit
der oberen Endregion des vertieften Abschnitts 86 verbunden
ist.
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Die
vordere Fläche
des Behälterhauptkörpers 50 ist
mit einer schmalen Nut 90, die sich mäanderförmig erstreckt, um den Strömungsdurchgangswiderstand
soweit wie möglich
zu erhöhen,
einer breiten Nut 91 um die schmale Nut 90, und
einem rechteckigen vertieften Abschnitt 92, der in einer
der zweiten Tintespeicherkammer 61 gegenüberliegenden
Region gelegen ist, ausgebildet. Ein Rahmenabschnitt 93 ist
in dem rechteckigen vertieften Abschnitt 92 an einem etwas
niedrigeren Ort als einer Öffnungskante
des vertieften Abschnitts 92 gebildet, und Rippen 94 sind
innerhalb des Rahmenabschnitts 93 derart gebildet, um voneinander
getrennt zu sein. Ein tintenabweisender, luftdichter Film 95 ist über den Rahmenabschnitt 93 gespannt
und an diesem befestigt, um eine Atmosphärenkommunikationskammer zu
definieren.
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Wie
in 12 und 13 zu
sehen ist, ist eine Durchgangsloch 96 in der Bodenfläche des
vertieften Abschnitts 92 gebildet, um mit einer schmalen Region 98 zu
kommunizieren, die durch eine in dem Inneren der zweiten Tintenspeicherkammer 61 gebildete
Wand 97 aufgeteilt ist. Das andere Ende der Region 98 kommuniziert über ein
in der Region 98 gebildetes Durchgangsloch 99,
eine in der vorderen Fläche
des Behälterhauptkörpers 50 gebildete
Nut 108 und ein Durchgangsloch 99a mit einer Ventillagerkammer 101,
die darin ein Atmosphärenkommunikationsventil 100 enthält, das öffnet, wenn
die Tintenpatrone an einer Aufzeichnungsvorrichtung montiert ist. Die
oberflächenseitige
Region des vertieften Abschnitts 92 in Bezug auf den luftundurchlässigen Film 95 kommuniziert
mit einem Ende 90a der schmalen Nut 90.
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Der
Ventillagerabschnitt 81 des Behälterhauptkörpers 50 ist auf ähnliche
Weise zu derjenigen der zuvor genannten Ausführungsform aufgebaut, die in
Verbindung mit 1 diskutiert worden ist. Wie in 11 gezeigt,
sind das Ventilelement 84 und die Feder 102 auf
gleiche Weise eingebaut, das Halteelement 103 ist auf dieselbe
Weise montiert, und der Film 104 ist auf dieselbe Weise angebracht,
um die vordere Fläche
des Behälterhauptkörpers 50 abzudecken.
Das Halteelement 103 ist mit einer Nut 105, die
mit dem gekerbten Abschnitt 87 kommuniziert, und Strömungspassagen 106 und 107,
die mit der Rückfläche des
Ventilelements 84 kommunizieren, gebildet.
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Dementsprechend
bilden die vertieften Abschnitte 74, 86 und 105 zusammen
mit dem Film 104 die Tintenströmungspassage, und die schmalen
Nuten 90 und 91 und die vertieften Abschnitte 92 und 108 bilden
zusammen mit dem Film die Kapillarität und die Atmosphärenkommunikationspassage.
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An
der Öffnungsseite
des Behälterhauptkörpers 50 sind Öffnungen
der oberen Tintenspeicherkammern 61, 62 und 69 und
die Öffnungen
des Tintenzufuhrströmungspassage
bildenden Elements 67 durch einen Film 110 abgedichtet,
um diese Regionen von der unteren Tintenspeicherkammer 56 und der
Atmosphärenkommunikationspassage 58 zu trennen.
Danach wird das Deckelelement 111 dichtend an den Behälterhauptkörper 50 angebracht,
um die untere Tintenspeicherkammer 56 zu vervollständigen.
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Zusätzlich bezeichnet,
wie in 10 und 11 gezeigt,
Bezugszeichen 120 in den Zeichnungen ein Identifikationsstück, dass
verwendet wird, um ein irrtümliches
Montieren der Tintenpatrone zu verhindern, und Bezugszeichen 121 bezeichnet
eine Speichervorrichtung, die Tinteninformation, etc. darin speichert,
und die in einem vertieften Abschnitt 122 des Behälterhauptkörpers montiert
ist.
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Wenn
die derart aufgebaute Tintenpatrone auf eine Tintenzufuhrnadel,
die mit einem Aufzeichnungskopf kommuniziert, montiert wird, wird
das Ventilelement 54 durch die Tintenzufuhrnadel gegen die
durch die Feder 53 aufgebrachte Vorspannkraft zurück bewegt,
um hierdurch die Tintenzufuhröffnung 51 zu öffnen. In
diesem Zustand wirkt, da der Druck in der Tintenzufuhröffnung 51 als
Ergebnis eines Tintenverbrauchs durch den Aufzeichnungskopf, wenn dieser
eine Aufzeichnung etc. durchführt,
abgesenkt wird, der verminderte Druck auf die Strömungspassage,
die durch den vertieften Abschnitt 86 und den Film 104 gebildet
ist, und auf die Rückfläche des
Ventilelements 84 über
den gekerbten Abschnitt 87, d.h. auf die Fläche, wo
das Ventilelement 84 die Druckkraft der Feder 102 aufnimmt.
Falls der Druck in der Tintenzufuhröffnung 51 nicht auf
weniger als einen vorbestimmten Wert vermindert, der ausreichend
ist, um das Ventilelement 84 zu bewegen, bleibt das Ventilelement 84 in
elastischem Kontakt gegen den hervorstehenden Abschnitt 83 durch
die mittels der Feder 102 aufgebrachte Vorspannkraft gedrückt, um hierdurch
das Durchgangsloch 82 geschlossen zu halten. Daher strömt keine
Tinte von der Tintenspeicherkammer zu dem Tintenzufuhranschluss 51.
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Wenn
der Druck in der Tintenzufuhröffnung 51 (d.h.
in einer Strömungspassage
des Elements oder Öffnungsabschnitts,
zu welchem oder in welchen das Verbindungselement die die Hohlnadel oder
das Rohr zur lösbaren
Verbindung zwischen der Tintenpatrone und dem auf einem Schlitten
vorgesehenen Aufzeichnungskopf verbunden oder eingeführt ist)
auf den vorbestimmten Wert als Ergebnis fortgesetzten Tintenverbrauchs
durch den Aufzeichnungskopf vermindert wird, wird der auf die Rückfläche des Ventilelements 84 über die
Strömungspassage
wie oben beschrieben wirkende Druck ausreichen, um die durch die
Feder 102 ausgeübte
Kraft zu überwinden,
und daher wird das Ventilelement 84 von dem hervorstehenden
Abschnitt 83 getrennt. Dementsprechend strömt Tinte
von den Kommunikationspassagen 85 in eine Region zwischen
dem Ventilelement 84 und der ebenen Fläche 66, so dass die
Tinte von dem Durchgangsloch 82 über die durch den vertieften
Abschnitt 86 und dem Film 110 gebildete Passage,
das Durchgangsloch 89, die zwischen dem vertieften Abschnitt 86 und
dem Film 104 gebildete Strömungspassage, und den Tintenzufuhranschluss 51 in
den Aufzeichnungskopf der Aufzeichnungsvorrichtung strömt.
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Wenn
der Druck an der Rückfläche des
Ventilelements 84 als Ergebnis einer vorbestimmten Tintenmenge,
die auf die Rückflächenseite
des Ventilelements 84 strömt, erhöht wird, wird das Ventilelement 84 wieder
in Kontakt mit dem hervorstehenden Abschnitt 83 durch die
Vorspannkraft der Feder 102 belastet, um das Durchgangsloch 82 zu
schließen, um
hierdurch die Strömungspassage
zu blockieren. Dementsprechend ist es möglich, die Flüssigkeit
in der Tintenzufuhröffnung 51 auf
einem negativen Druck zu halten, der ausreichend ist, um eine Leckage
von Tinte von dem Aufzeichnungskopf zu verhindern, während eine
Zufuhr von Tinte zu dem Aufzeichnungskopf ermöglicht wird.
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Wenn
Tinte verbraucht wird, strömt
die Tinte in der vierten Tintenspeicherkammer 69 über die Strömungspassage 71 und
das Durchgangsloch 72 auf die Seite der vorderen Fläche des
Ventilelements 84. Darüber
hinaus strömt,
da nur die erste Tintenspeicherkammer 56 zur Atmosphäre offen
ist, Tinte in der dritten Tintenspeicherkammer 62 in die
vierte Tintenspeicherkammer 69 über den vertieften Abschnitt 68a,
wenn die Tinte in der vierten Tintenspeicherkammer 69 verbraucht
ist, und Tinte in der zweiten Tintenspeicherkammer 59 strömt in die
dritte Tintenspeicherkammer 62 über den vertieften Abschnitt 60a,
wenn die Tinte in der dritten Tintenspeicherkammer 68 verbraucht
ist. Tinte in der ersten Tintenspeicherkammer 56 strömt in die
zweite Tintenspeicherkammer 61 über die Saugströmungspassage 63, wenn
die Tinte in der zweiten Tintenspeicherkammer 61 verbraucht
ist. Daher werden die am meisten stromaufwärts gelegenen Tintenspeicherkammern sequentiell
früher
geleert, so dass Tinte in der ersten Tintenspeicherkammer 56 zuerst
verbraucht wird, dann wird die Tinte in der zweiten Tintenspeicherkammer 61 verbraucht,
usw.
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17 zeigt
eine weitere Ausführungsform, in
der die Tintenkapazität
der vorgenannten Tintenpatrone erhöht ist. Der Behälterhauptkörper 50' dieser Ausführungsform
besitzt dieselbe Struktur wie der Behälterhauptkörper 50 der vorgenannten
Ausführungsform
mit der Ausnahme, dass die Breite W des Behälterhauptkörpers 50' größer ausgeführt ist.
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Als
Ergebnis dieser Modifikation wird, da die Höhe der Trennwand 65 des
Tintenzufuhrströmungspassage
bildenden Elements 67 sich von derjenigen des Rahmens 59' unterscheidet,
ein dritter Film 130 verwendet, um den Öffnungsabschnitt der Trennwand 65 des
Tintenzufuhrströmungspassage
bildenden Elements 67 abzudichten.
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In
der in 10 bis 16 gezeigten
Ausführungsform
ist die vordere Fläche
des hervorstehenden Abschnitts 83 des Tintenzufuhrströmungspassage
bildenden Elements 67 einige Male größer als der Durchmesser des
Durchgangslochs 82. Wie in 18 und 19 gezeigt,
können
das Durchgangsloch 82' und
der hervorstehende Abschnitt 83' jeweils mit einer konischen Form
gebildet sein, betrachtet im Querschnitt, um den Strömungsdurchgangswiderstand
durch den anwachsenden Durchmesser des Durchgangslochs 82' zu vermindern
sowie die Strömungspassageregion
zwischen dem Ventilelement 84 und einer Wand 83a' in der Nähe des Durchgangslochs 82' zu erhöhen, um
hierdurch den Strömungsdurchgangswiderstand
weiter zu vermindern.
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Als
nächstes
wird der Betrieb des Öffnungs- und
Schließmechanismus
der zuvor unter Bezugnahme auf 10 bis 16 beschriebenen
Tintenpatrone weiter unter Bezugnahme auf 20A und 20B beschrieben, die schematische Zeichnungen
sind, die eine zusätzlich
vereinfachte Struktur gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigen. 20A und 20B sind
schematische Zeichnungen, die einen geschlossenen Ventilzustand
bzw. einen offenen Ventilzustand bei einer vereinfachten Erzeugungsstruktur
für negativen
Druck zeigen. Zur Klarheit der Erläuterung und in Übereinstimmung
mit der Struktur der zuvor genannten Erzeugungsstruktur für negativen
Druck werden dieselben Bezugszeichen verwendet, die in Verbindung
mit den 10 bis 16 gezeigten
Ausführungsform
verwendet wurden.
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In
dem in 20A gezeigten geschlossenen Ventilzustand
schließt
das Ventilelement 84 das Durchgangsloch 82 in
Antwort auf eine hierauf auf die Feder 102 aufgebrachte
Vorspannkraft, und so ist der Tintenstrom von der Tintenkammer 62 zu
der Tintenzufuhröffnung
blockiert. In diesem Zustand ist, wie wenn die Tinte durch den Aufzeichnungskopf
verbraucht wird, der Druck auf der Seite der Tintenzufuhröffnung entsprechend
vermindert, so dass der somit verminderte Druck auf das Ventilelement 84 über die
Kommunikationspassage 87 und die Strömungspassage 88 wirkt.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Rückfläche des
Ventilelements 84, die mit der Kommunikationspassage 87 kommuniziert,
einem Abteil 109 zugewandt, das zwischen dem Ventilelement 84 und
der Kommunikationspassage 87 gelegen ist, und welches Abteil 109 zur
Fluidkommunikation nach außen nur über die
Kommunikationspassage 87 offen ist. Das heißt, das
Abteil 109 dient als Druckbetriebsabteil zum Übertragen
der Druckveränderung
der Tintenzufuhröffnung
zu der Rückfläche des
Ventilelements 84.
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Dementsprechend
empfängt
die Rückfläche des
Ventilelements 84 den verminderten Druck von der Seite
der Tintenzufuhröffnung über einen
weit offenen Bereich, während
die andere (vordere) Fläche des
Ventilelements 84 den verminderten Druck von der Seite
der Tintenzufuhröffnung
nur auf einem begrenzten Bereich über die Öffnung 82 erhält. Aus
diesem Grund wird aufgrund des Unterschieds der Abmessungen zwischen
den Druckempfangsflächen der
vorderen und der hinteren Fläche
des Ventilelements 84 eine Kraft in einer derartigen Richtung
ausgeübt,
um die Feder 102 zusammenzudrücken. Wenn der Druck auf der
Seite der Tintenzufuhröffnung
unter einen durch die Feder 102 eingestellten Druck abgesenkt
wird, wird das Ventilelement 84 von dem hervorstehenden
Abschnitt 83 wie in 20B gezeigt
getrennt, um die Öffnung 82 zu öffnen, wodurch
die Tinte in der Tintenspeicherkammer 62 über die
Kommunikationspassage 85 und die Strömungspassage 88 in
den Aufzeichnungskopf strömt.
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Während dieser
Tintenströmung,
da die Tinte nur über
die Vorderfläche
des Ventilelements 84 strömt, selbst wenn eine in der
Tintenspeicherkammer 62 enthaltene Luftblase hinter die
vordere Fläche des
Ventilelements 84 gesaugt wird, strömt die Luftblase so wie sie
ist mit der Tintenströmung
in den Aufzeichnungskopf. Das heißt, da die hintere Fläche des
Ventilelements derart aufgebaut ist, um den geschlossenen Raum (auch
als Druckbetriebskammer bekannt) 109 vollständig abzuschließen, um
eine Hochgeschwindigkeitstintenströmung von der Tintenkammer 62 durch
die Kommunikationspassage 87 zu verhindern, ist es unwahrscheinlich,
dass die Luftblase in die Kommunikationspassage 87 eintritt und
auf die Rückfläche des
Ventilelements 84 gelangt.
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Daher
wirkt jegliche Druckveränderung
auf der Seite der Tintenzufuhröffnung
sicher auf die Rückfläche des
Ventilelements 84 über
die Tinte, um zu verhindern, dass die Tintenzufuhr stoppt. Zusätzlich kann
jegliche Luftblase, die in den Aufzeichnungskopf eindringt, leicht entfernt
werden, wenn negativer Druck auf den Aufzeichnungskopf aufgebracht
wird, um zwängend
Tinte von dort auszustoßen,
so während
eines Saugwiedergewinnungsvorgangs.
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Im
Gegensatz hierzu gibt es in dem Fall der herkömmlichen Tintenpatrone, in
der das Ventilelement 40 wie in 7 gezeigt
mit dem Durchgangsloch 41 gebildet ist, das als Tintenströmungspassage dient,
eine Möglichkeit,
dass eine Luftblase die Rückfläche des
Ventilelements 40, d.h. die den Druck von der Tintenzufuhröffnung empfangende
Region, erreicht, in welchem Fall die Anwesenheit der Luftblase eine
auf das Ventilelement aufgebrachte Antriebskraft vermindert.
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Genauer
gesagt sind 21A und 21B vereinfachte
schematische Zeichnungen des Mechanismus einer herkömmlichen
Tintenpatrone. Diese Zeichnungen zeigen einen geschlossenen Ventilzustand
bzw. einen offenen Ventilzustand. In einem Zustand, in welchem das
Ventilelement 40 die Tintenspeicherregion 200 von
der Tintenzufuhröffnung 201 isoliert
(21A), wenn der Druck an der Tintenzufuhröffnung 201 vermindert
ist, ist der Druck an der Rückflächenregion 203 des
Ventilelements 40 entsprechend vermindert, und so wird
das Ventilelement 40 gegen die Vorspannkraft der Feder 204 zurückgedrängt, wie
in 21B gezeigt. Wenn sich das Ventilelement 40 bewegt,
wird das als Tintenströmungspassage
dienende Durchgangsloch 41 von dem hervorstehenden Abschnitt 206 getrennt
und die Tinte in der Tintenspeicherregion 200 passiert
durch das Durchgangsloch 41 und strömt hinter die Rückflächenregion 203 des
Ventilelements 40 in die Tintenzufuhröffnung 201. Bezugszeichen 208 bezeichnet ein
Durchgangsloch zur Kommunikation zwischen der Tintenspeicherregion 200 und
dem Ventilelement 40.
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Während dieser
Tintenströmung,
falls es eine von dem Durchgangsloch 41 einströmende Luftblase
B gibt, ist es wahrscheinlich, dass die Luftblase in der Rückflächenregion 203 des
Ventilelements 202 bleibt. Die Luftblase B, die in die
Rückflächenregion 203 des
Ventilelements 40, d.h. in die den Druck von der Tintenzufuhröffnung 201 empfangende
Region, eindringt, dehnt sich leicht aus, um jegliche in dieser Region 203 veranlasste
Druckverminderung zu absorbieren und hierdurch zu beseitigen, und
so macht es die Blase unmöglich,
das Ventilelement 40 zu bewegen und Tinte zu dem Aufzeichnungskopf
zu fördern.
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Angesichts
der Tatsache, dass das Durchgangsloch 41 des Ventilelements 40 durch
den hervorstehenden Abschnitt 206 abgedichtet werden muss,
ist es bevorzugt, das Durchgangsloch 41 des Ventilelements 40 in
dem hervorstehenden Abschnitt 42 zu bilden. Allerdings
ist es erforderlich, die Abmessungen S des hervorstehenden Abschnitts 206, der
das Durchgangsloch 41 des Ventilelements 40 abdichtet,
groß zu
machen, um jeglichen möglichen Positionsversatz
des Durchgangslochs 41, der durch die Durchbiegung des
Ventilelements größer ist,
aufzunehmen. Dies erzeugt ein Problem darin, dass es einen erhöhten Strömungswiderstand
gibt, da die Fläche
des hervorstehenden Abschnitts 206 und um diesen herum
erhöht
wird und der schmale Spaltbereich zwischen dem hervorstehenden Abschnitt 206 und
dem Ventilelement 40 ist entsprechend groß.
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Im
Gegensatz hierzu ist es gemäß der vorliegenden
Erfindung wie in 20A und 20B gezeigt,
da die in dem hervorstehenden Abschnitt 83 gebildete Öffnung 82 abgedichtet
ist, ausreichend, die vordere Fläche
des Ventilelements 84 eng in Kontakt mit der Öffnung 82 zu
bringen. Aus diesem Grund können
die Abmessungen des hervorstehenden Abschnitts 82 in solchem
Maß so
klein wie möglich
gemacht werden, dass der Öffnungsabschnitt 82 gebildet
werden kann. Dementsprechend ist es möglich, die Abmessungen der
schmalen Spaltregion, die in der Nähe der Öffnung 82 zwischen
dem Ventilelement 84 und dem hervorstehenden Abschnitt 82 gebildet
ist, zu vermindern, um hierdurch den Strömungsdurchgangswiderstand zu
reduzieren.
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In
der vorgenannten Ausführungsform
ist die Rückfläche des
Ventilelements 84 derart aufgebaut, dass sie dem Raum 109 zugewandt
ist und diesen schließt,
so dass dieser nur über
die Kommunikationspassage 87 mit dem Äußeren kommuniziert. Allerdings
ist die Erfindung nicht hierauf oder hierdurch beschränkt. Beispielsweise
kann wie in 22A oder 22B gezeigt
die Strömungspassage 88 zur Fluidkommunikation
zwischen der Öffnung 82 und der
Tintenzufuhröffnung
mit einem Ende des geschlossenen Raums 109 hinter dem Ventilelement 84 verbunden
sein, und eine Strömungspassage
zur Fluidkommunikation mit der Tintenzufuhröffnung kann zu dem Druckbetriebsabteil
vorgesehen sein, so dass die Rückflächenregion
des Ventilelements 84 als Tintenströmungspassage dient. Zusätzlich hilft die
vertikale Anordnung des Ventilelements 84 wie in 22A gezeigt, sicherzustellen, dass jegliche durch
die Öffnung 85 passierende
Blase nach oben entlang des Ventilelements zu der Oberseite des Raums
schwimmt und nicht in die Öffnung 82 gesaugt
wird.
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Durch
Bilden einer Tintenausströmungspassage 86', die mit dem
Druckbetriebsabteil 109 hinter dem Ventilelement 84 kommuniziert
und die senkrecht zu der Fläche
des Ventilelements 84 verläuft, wie in 22B gezeigt, ist es möglich, die Tintenpatrone mit
dem Ventilelement 84 in einer horizontalen Ausrichtung
zu verwenden.
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Zusätzlich ist,
wenn man die in 4 gezeigte Ausführungsform
als Beispiel nimmt, die den Differentialdruck einstellende Feder 22 auf
der Rückfläche des
Ventilelements 20 angeordnet und belastet das Ventilelement 20 derart,
dass das Ventilelement 20 in elastischem Kontakt mit dem
hervorstehenden Abschnitt 11 ist. Die vorliegende Erfindung
ist allerdings nicht hierauf oder hierdurch beschränkt. Beispielsweise
kann, wie in 23 gezeigt, das Ventilelement 20 aus
elastischem Material, wie einem Gummi, sein, und der hervorstehende
Abschnitt 11 kann relativ zur Seite des Ventilelements 20 hinter
eine Ebene P hervorstehen, die durch den unverformten Ventilkörper 20 selbst
in Abwesenheit des hervorstehenden Abschnitts gebildet ist. In diesem
Fall kann das Ventilelement 20 in elastischem Kontakt mit
dem hervorstehenden Abschnitt 11 durch die inhärente Elastizität des Ventilelements 20 selbst
gehalten werden. Auf diese Weise kann auf ein Vorspannelement, wie
die Feder 22, verzichtet werden.
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Alternativ
kann der Ventilkörper 20 durch
die Kombination seiner eigenen Verformung gegen einen hervorstehenden
Abschnitt 11 zusammen mit einer geeignet positionierten
vorspannenden Feder belastet werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine Tintenpatrone
beschrieben worden ist, die lösbar
an dem Aufzeichnungskopf montiert werden kann, ist sie auch auf
einen Tintentank (eine Tintenpatrone) eines Typs anwendbar, in welchem
ein Aufzeichnungskopf an einem Tintenspeicherelement wie z. B. einem
Tintentank befestigt ist. In diesem Fall umschließt die oben
diskutierte Tintenzufuhröffnung
einen Grenzbereich, in welchem das Tintenspeicherelement mit dem
Aufzeichnungskopf verbunden ist, d.h. die Tintenzufuhröffnung bildet eine
Tinteneinströmöffnung oder
einen Abschnitt des Aufzeichnungskopfs.
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24 zeigt
eine Ausführungsform
eines Fluidströmungsreglers
oder einer Flüssigkeitszufuhrvorrichtung,
die positiv das Betriebsprinzip des oben genannten Ventilelements
einsetzt, um Tinte zu einem Aufzeichnungskopf zuzuführen, während ein negativer
Druck in der Passage 86 aufrecht erhalten wird, von der
Tinte zu der Tinteneinströmungsöffnung 147 des
Aufzeichnungskopfes strömt.
In dieser Ausführungsform
ist die Region unmittelbar stromaufwärts des Ventilelements 84 (d.h.
der Region entsprechend der Tintenspeicherkammer aus 20A und 20B)
weggelassen, und statt dessen ist ein Verbindungselement, wie die
in dieser Ausführungsform
gezeigte Hohlnadel 140, vorgesehen, um eine Ventilstrukturvorrichtung 141 zu
konstruieren. Diese Ventilstrukturvorrichtung 141 ist über das
Verbindungselement lösbar
mit einer externen Vorrichtung verbindbar, wie einem Tintentank
oder einem Tintenbehälter 142,
der Tinte darin speichert.
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Der
Tintenbehälter 142 ist
an seinem unteren Abschnitt mit einer Tintenausströmungsöffnung 143 gebildet,
die in flüssigkeitsdichter
Weise mit der Hohlnadel 140 in Eingriff bringbar ist. In
dem Falle eines neuen, unbenutzten Tintenbehälters 142 dichtet
ein Dichtfilm (nicht gezeigt), der durch die Hohlnadel 140 durchstoßen werden
kann, die Tintenausströmungsöffnung 143 ab,
um eine Tintenleckage zu verhindern. Zusätzlich bezeichnet Bezugszeichen 144 in der
Zeichnung eine ringförmige
Dichtung, die dazu ausgelegt ist, elastisch mit dem äußeren Umfang
der Hohlnadel 140 in Berührung gebracht zu werden. Bezugszeichen 145 bezeichnet
ein Atmosphärenkommunikationsloch.
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Die
Bauteile der Erfindung, die erforderlich sind, dass das Ventilelement 84 wie
oben beschrieben funktioniert, können
in der Form einer unabhängigen
Vorrichtung bereitgestellt werden, d.h. der Ventilstrukturvorrichtung 141.
In dieser Anordnung ist der Aufzeichnungskopf 146 an dem
Bodenabschnitt der Ventilstrukturvorrichtung 141 befestigt,
und die Tinteneinströmungsöffnung 147 des
Aufzeichnungskopfes 146 ist mit der Tintenausströmungsöffnung (der mit
Bezugszeichen 86 bezeichneten Strömungspassage) der Ventilstrukturvorrichtung 141 verbunden. Der
Tintenbehälter 142 kann
durch Einfügen
in der durch einen Pfeil A gezeigten Richtung montiert werden, um
Tinte zu dem Aufzeichnungskopf 146 zuzuführen, und
kann durch Bewegen und Herausziehen des Tintenbehälters 142 in
der entgegengesetzten Richtung ersetzt werden.
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Zusätzlich sind
der Betrieb und die Wirkung der Ventilstrukturvorrichtung 141 in
dieser Ausführungsform
dieselben wie in den vorgenannten Ausführungsformen, und daher funktioniert
die Ventilstrukturvorrichtung 141, wenn sie in den Tintenbehälter 142 integriert
ist, auf dieselbe Weise wie die oben beschriebene Tintenpatrone.
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Obwohl
der Tintenbehälter 142 direkt
mit dem Verbindungselement (der Hohlnadel 140) in der oben
genannten Ausführungsform
verbunden (montiert) ist, kann dieselbe Wirkung erzielt werden,
wenn das Verbindungselement über
einen Schlauch mit einer in einem Hauptkörper der Aufzeichnungsvorrichtung
installierte Tintenpatrone verbunden ist.