DE19616825A1 - Luftauslaßsystem für einen Tintenstrahldrucker - Google Patents
Luftauslaßsystem für einen TintenstrahldruckerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tintendruck
system für einen Tintenstrahldrucker und insbesondere auf
ein Luftauslaßsystem für einen solchen Drucker.
Tintenstrahldrucker haben sich als zuverlässige und effi
ziente Druckgeräte etabliert. Typischerweise verwendet ein
Tintenstrahldrucker einen Druckkopf, der auf einem Wagen be
festigt ist, der relativ zu einer Druckoberfläche bewegt
wird. Ein Steuersystem aktiviert Tintendüsen auf dem sich
bewegenden Druckkopf an den geeigneten Orten, um zu bewir
ken, daß der Druckkopf Tintentropfen auf die Druckoberfläche
ausstößt oder strahlt, um gewünschte Bilder und Zeichen zu
bilden.
Ein Typ eines Tintenstrahldruckers verwendet ein Verfahren,
das als Tropfen-auf-Befehl-Drucken bekannt ist. Bei dieser
Technik wird Tinte in dem Stift unterhalb des atmosphäri
schen Drucks gehalten, wobei jeder Tropfen einzeln auf Be
fehl durch einen Tropfengenerator ausgestoßen wird. Der Aus
stoß wird durch einen Dünnfilmwiderstand erreicht, der einen
kleinen Teil der Tinte verdampft, oder ein piezoelektrisches
Element, das abrupt ein Tintenvolumen komprimiert, um eine
Druckwelle zu erzeugen, die Tinte aus einer Düse verdrängt.
Wenn ein Tintentröpfchen ausgestoßen wird, zieht eine Kapil
larwirkung neue Tinte in den Tropfengenerator.
Bei den Tropfen-auf-Befehl-Techniken ist es erforderlich,
daß im Ruhezustand der Druck in dem Tintenbehälter unter dem
Umgebungsdruck ist, so daß die Tinte in dem Stift zurückge
halten wird, bis dieselbe ausgestoßen werden soll. Der Be
trag dieses "Unterdrucks" muß geregelt werden. Wenn der Un
terdruck zu klein ist, oder wenn der Behälterdruck positiv
ist, tendiert die Tinte dazu, durch die Tropfengeneratoren
auszufließen. Wenn der Unterdruck zu groß ist, kann Luft
durch die Tropfengeneratoren eingesaugt werden und die Ka
pillarwirkung stören, die Tinte zu dem Druckkopf zuführt.
Viele Tropfen-auf-Befehl-Tintenstrahldrucker verwenden einen
Einwegtintenstift, der an dem Wagen befestigt werden kann.
Der Einwegtintenstift weist typischerweise einen Druckkopf,
einen Behälter zum Enthalten eines Tintenvorrats und eine
Druckregelungsvorrichtung auf, um den Tintenvorrat auf einem
geeigneten Druck zu halten, um ein Tintenauslaufen oder ein
Luftansaugen zu vermeiden. Wenn der Tintenvorrat verbraucht
ist, wird der gesamte Tintenstift ersetzt.
Ein Beispiel eines Tropfen-auf-Befehl-Systems ist der Zaphod
Pen von Hewlett-Packard, der in der U.S.-Patentanmeldung Nr.
08/331,453, eingereicht am 31. Oktober 1994, offenbart ist.
Bei diesem System wird Tinte aus einem stationären Behälter
gezogen und in einer Pumpe unter Druck gesetzt, um die Tinte
durch eine Versorgungsröhre zu einer ersten Tintenenthal
tungskammer in einem Tintenstrahlstift, der auf einem beweg
lichen Druckerwagen befestigt ist, zu treiben. Eine Regler
vorrichtung in dem Stiftkörper öffnet absatzweise, um Tinte
zu einer zweiten Tintenenthaltungskammer in dem Stift zu
leiten, die mit der Druckkopföffnung in Verbindung ist. Der
Regler hält einen ausreichenden Gegendruck auf der Tinte, um
zu verhindern, daß dieselbe aus dem Druckkopf läuft.
Die Druckregelungsvorrichtung, die von dem Tintenstift ge
tragen wird, erhöht die Größe des Stiftkörpers. Die erhöhte
Größe des Stiftkörpers macht wiederum eine größere Wagen-
Masse und -Kosten erforderlich, was die Herstellung kompak
terer und tragbarer Tintenstrahldrucker hemmt. Der Druckkopf
und die Druckregelungsvorrichtungen weisen ferner häufig ei
ne Nutzungslebensdauer auf, die viel größer ist als der Vor
rat an Tinte in dem Behälter. Wenn der Tintenstift weggewor
fen wird, werden folglich die Druckkopf- und Druckrege
lungs-Vorrichtungen ebenfalls weggeworfen, selbst wenn die
selben möglicherweise noch eine signifikante Periode einer
restlichen Nutzungslebensdauer aufweisen. Außerdem ist es
bei Mehrfarb-Tintenstiften unwahrscheinlich, daß alle Tin
tenbehälter zur gleichen Zeit geleert sein werden. Folglich
wird der weggeworfene Tintenstift wahrscheinlich unbenutzte
Tinte enthalten, ebenso wie eine vollständig funktionsfähige
Druckkopf- und Druckregelungs-Vorrichtung. Das Wegwerfen
brauchbarer Teile und restlicher Tinte hat für den Benutzer
erhöhte Kosten und eine ineffiziente Verwendung von Rohstof
fen zur Folge.
Um den Problemen, die Einwegtintenstiften zugeordnet sind,
zu begegnen, weisen einige Tintenstrahldrucker dauerhafte,
auffüllbare Ferntintenversorgungseinrichtungen auf, die
nicht an dem Wagen befestigt sind. Derartige Tintenversor
gungseinrichtungen sind nicht allen Größenbeschränkungen ei
ner Tintenversorgungseinrichtung, die mit dem Wagen bewegt
wird, unterworfen, da dieselben in dem Drucker stationär
sind. Tinte wird durch eine Versorgungsleitung, die von dem
Druckkopf nachgezogen wird, von dem Behälter zu dem Druck
kopf geliefert. Alternativ kann der Druckkopf einen kleinen
Tintenbehälter aufweisen, der periodisch aufgefüllt wird,
indem der Druckkopf zu einer Füllstation an dem stationären,
eingebauten Behälter bewegt wird.
Jedoch sind solche eingebauten Fernbehälter häufig schwierig
und unsauber aufzufüllen. Da dieselben niemals ersetzt wer
den, tendieren eingebaute Tintenbehälter ferner dazu, Parti
kel und Verunreinigungen zu sammeln, die das Druckerverhal
ten negativ beeinträchtigen können.
Angesichts dieser Probleme verwenden einige Drucker ersetz
bare Fernbehälter, die sich nicht auf dem Wagen befinden und
die sich während des Druckens nicht mit dem Druckkopf bewe
gen. Austauschbare Behälter sind häufig Kunststoffbeutel,
die mit Tinte gefüllt sind. Der Beutel ist mit einer Trenn
wand versehen, die mittels einer Hohlnadel durchstoßen wer
den kann, um denselben mit dem Drucker zu koppeln, und um zu
ermöglichen, daß Tinte von dem Beutel zu dem Druckkopf
fließt. Der Beutel kann auf eine bestimmte andere Art und
Weise gequetscht oder unter Druck gesetzt sein, um zu be
wirken, daß Tinte aus dem Behälter fließt. Wenn der Beutel
reißt oder leckt, während er unter Druck ist, kann Tinte auf
den Drucker oder den Bediener gespritzt werden.
Alle diese Systeme leiden unter unerwünschter Luft, die auf
eine Vielzahl von Arten in den Tintenbehälter, die Versor
gungsleitung und den Stift eindringt. Luft kann durch leere
Versorgungsleitungen vor der Drucker-Initialisierung in das
System eingeführt werden, oder durch ein "Luft-Hineinstür
zen" ("air gulping") durch Fluidverbindungen während eines
Anlaufens oder des Betriebs. Luft diffundiert ferner durch
die Wände der Systemkomponenten (beispielsweise der Stift
körper-Wände oder -Röhren), oder wird als Gas freigesetzt,
wenn Tinte an der Druckdüse erwärmt wird. Luft in dem Tin
tenversorgungssystem kann ein "trockenes Abschießen" des
Tropfengenerators bewirken, was schädlich für den Druckkopf
ist. Andererseits können Gasblasen in Versorgungsleitungen
den hydraulischen Fluß durch die Versorgungsleitungen oder
eine Kapillarbewegung von Tinte durch kleine Öffnungen an
dem Druckkopf stören.
Viele unterschiedliche Lösungsansätze wurden versucht, um
ungewolltes Gas in dem Tintenversorgungs-Flußweg zu elimi
nieren. Einige Tintenstrahlstifte (beispielsweise der Zaphod
Pen von Hewlett-Packard) sind mit einem leeren inneren Raum
entworfen, um Luft während der Lebensdauer des Stifts zu
"lagern". Der zusätzliche Raum, der für die Lagerung der
Luft in dem beweglichen Stift erforderlich ist, erhöht die
Größe des Druckers, um den massigen Stift über seinen Be
wegungsweg aufzunehmen. Der Drucker Canon BJ300 verwendet
einen Lufttrenner zwischen einem Tintenbehälter und einem
Stiftkörper, um Luft aus dem Tintenversorgungs-Flußweg zu
entfernen, wobei diese Lösung jedoch komplexe zusätzliche
Komponenten erforderlich macht, die die Kosten und die Größe
des Druckers erhöhen.
Ausgehend von dem genannten Stand der Technik besteht die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Verfahren und Vor
richtungen zu schaffen, um eine Tintenversorgungseinrichtung
für einen Tintenstrahldrucker zu liefern, die zuverlässig
eine ununterbrochene Tintenzufuhr für einen Druckkopf lie
fert und das Problem von Luft in dem Tintenflußweg besei
tigt.
Diese Aufgabe wird durch Verfahren gemäß den Ansprüchen 1,
16 und 19, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 21 sowie einen
Tintenstrahldrucker gemäß Anspruch 23 gelöst.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß
dieselbe ein Tintenversorgungssystem liefert, das kompakt
ist und einfach und mit geringem Aufwand hergestellt werden
kann und einfach zu verwenden ist.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß
dieselbe eine kostengünstigere und umgebungsmäßig kompatible
Tintenversorgungseinrichtung liefert, die eine Verschwendung
begrenzt und die Tinte und andere Komponenten der Tintenver
sorgungseinrichtung effizienter verwendet.
Es ist ferner ein spezieller Vorteil der Erfindung, einen
kompakten und ökonomischen Tintenstrahldrucker zu liefern,
der in der Lage ist, sich zu erholen oder die Druckqualität
beizubehalten, selbst wenn Luft in den Tintenversorgungs-
Flußweg eingeführt ist.
Diese Ziele werden durch das Vorsehen eines Tintenstrahl
stiftkörper-Gehäuses mit einer Enthaltungskammer zum Halten
von Tinte erreicht. Ein Tintenvorrat fern von dem Tinten
strahlstiftkörper-Gehause ist durch eine Versorgungsleitung
mit dem Stiftkörper verbunden, durch die sich Tinte direkt
zu der Enthaltungskammer bewegt, ohne zuerst einer Druckre
gelungskammer zugeführt zu werden. Der Tintenstrahlstift
wird vorgepumpt (primed) oder initialisiert, indem Tinte
unter einem positiven Druck von dem Ferntintenvorrat in die
Versorgungsleitung eingeführt wird, um die Versorgungslei
tung und den Stiftkörper zu füllen, was Luft aus dem Tinten
versorgungs-Flußweg entfernt. Ein Gegendruck wird durch den
Ferntintenvorrat auf der Tinte in der Enthaltungskammer bei
behalten, um ein Auslaufen aus dem Druckkopf zu verhindern.
Ein Druckregler in dem Stiftkörper ist nicht notwendig.
Bei speziellen Ausführungsbeispielen setzt ein Absperrventil
Luft aus dem Tintenflußweg frei, wenn sich der Weg mit Tinte
füllt. Luft kann ferner periodisch durch das sequentielle
Einführen von Tinte unter einem positiven Druck aus dem
Fernbehälter in die Versorgungsleitung und die Enthaltungs
kammer periodisch aus dem Tintenflußweg ausgelassen werden.
Ein periodisches Auslassen kann zu vorbestimmten Zeitinter
vallen stattfinden oder kann als Reaktion auf ein Signal
eingeleitet werden, das gegeben wird, wenn ein pneumatischer
Verschluß des Tintenflußwegs erfaßt wird. Alternativ kann
ein Bediener das Luftauslassen als Reaktion auf eine Ver
schlechterung der Druckqualität einleiten.
Eine Tintenversorgungseinrichtung gemäß einem Aspekt der
vorliegenden Erfindung weist einen Hauptbehälter zum Halten
eines Tintenvorrats auf. Der Hauptbehälter, der typischer
weise etwa auf Umgebungsdruck gehalten ist, ist über ein
Einweg-Absperrventil, das den Fluß von Tinte von dem Behäl
ter zu der Pumpe ermöglicht, und den Fluß von Tinte von der
Pumpe zu dem Behälter verhindert, mit einer Pumpe mit va
riablem Volumen gekoppelt. Die Pumpe ist mit einem Fluidaus
laß gekoppelt, der normalerweise geschlossen ist, um einen
Tintenfluß zu verhindern. Wenn die Tintenversorgungseinrich
tung jedoch in einen Drucker installiert ist, öffnet sich
der Fluidauslaß, um eine Fluidverbindung zwischen der Pumpe
und dem Drucker einzurichten.
Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel weist die Pumpe ei
ne Pumpenkammer mit variablem Volumen auf. Wenn das Volumen
der Pumpenkammer erhöht wird, wird Tinte aus dem Behälter
durch das Einweg-Absperrventil und in die Pumpenkammer gezo
gen. Wenn das Volumen der Pumpenkammer nachfolgend verrin
gert wird, wird Tinte aus der Pumpenkammer durch den Fluid
auslaß, die Versorgungsleitung und den Stiftkörper getrie
ben, um den Druckkopf zu versorgen. Tinte bleibt in der Pum
penkammer, nachdem die Versorgungsleitung und der Stift ge
füllt sind, so daß Tinte fortgesetzt hydraulisch durch die
Versorgungsleitung in den Stiftkörper gezogen wird, während
Tinte aus dem Druckkopf ausgestoßen wird.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung
werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich
nungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Draufsicht eines Tintenstrahl
stiftkörpers, der gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt ist;
Fig. 2 eine Seitenansicht des Stiftkörpers, der in Fig. 1
gezeigt ist, wobei eine Tintenenthaltungskammer
teilweise im Querschnitt gezeigt ist;
Fig. 2A eine perspektivische Unteransicht des Stiftkörpers
von Fig. 1 mit den ausgerichteten Düsenöffnungen
auf der Druckkopffläche;
Fig. 2B eine vergrößerte schematische Ansicht einer der
Düsenöffnungen und einen zugeordneten Tröpfchen
generator;
Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Tinten
versorgungseinrichtung, die verwendet werden kann,
um Tinte zu dem Stiftkörper von Fig. 1 zu liefern;
Fig. 4 eine Querschnittansicht entlang der Linie 4-4 in
Fig. 3, wobei die Tintenversorgungseinrichtung in
den Drucker eingebaut ist;
Fig. 5 eine Unteransicht des Chassis der Tintenversor
gungseinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine Draufsicht des Chassis von Fig. 5;
Fig. 7 eine Querschnittansicht entlang der Linie 7-7 des
umgedrehten Chassis, das in Fig. 5 gezeigt ist;
Fig. 8 eine auseinandergezogene Ansicht eines weiteren
Ausführungsbeispiels der Tintenversorgungsein
richtung;
Fig. 9 eine vergrößerte perspektivische Draufsicht der
Druckplatte bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 8;
Fig. 10 eine perspektivische Unteransicht der Druckplatte
von Fig. 9; und
Fig. 11 eine schematische Ansicht, die die räumliche Be
ziehung der Tintenversorgungseinrichtung und des
Stifts, um einen Gegendruck von dem Stift zu der
Tintenversorgungseinrichtung beizubehalten, zeigt.
Die vorliegende Vorrichtung zum Vorpumpen (priming) eines
Tintenstrahlstifts und zum Entfernen von Luft aus seinem
Tintenflußweg weist bei einem bevorzugten Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung eine Tintenversorgungs
einrichtung 10 (Fig. 3) auf, die Tinte durch eine Versor
gungsleitung 98 (Fig. 1 und 4) zu einem Tintenstrahlstift
körper 11 (Fig. 1 und 2) liefert. Die Tintenversorgungsein
richtung 10 weist eine harte schützende Hülle 12 auf, die
einen flexiblen Behälter 14 (Fig. 4) zum Enthalten von Tinte
enthält. Die Hülle 12 ist an einem Chassis 16 (Fig. 4 bis 6)
befestigt, das eine Pumpe 18 (Fig. 4) und einen Fluidauslaß
20 (Fig. 4 bis 6) häust. Eine Schutzabdeckung 22 (Fig. 3)
ist an dem Chassis 16 befestigt, und ein Schild 24 ist an
die Außenseite der Tintenversorgungseinrichtung 10 geklebt,
um die Hülle 12, das Chassis 16 und den Deckel 22 fest an
einander zu befestigen. Die Abdeckung 22 ist mit Öffnungen
versehen, die einen Zugriff auf die Pumpe und den Fluidaus
laß ermöglichen.
Wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, kann die Tintenversor
gungseinrichtung 10 entfernbar in ein Anschlußfach 26 in ei
nem Tintenstrahldrucker eingefügt werden. Wenn die Tinten
versorgungseinrichtung in den Drucker eingefügt ist, koppelt
ein Fluideinlaß 28 (Fig. 3) in dem Anschlußfach 26 mit dem
Fluidauslaß 20 des Chassis (Fig. 5), um zu ermöglichen, daß
Tinte von der Tintenversorgungseinrichtung 10 zu dem Drucker
fließt. Ein Pumpenbetätigungsglied 30 in dem Anschlußfach 26
nimmt die Pumpe 18 in Eingriff (Fig. 4). Eine Hin- und Her
bewegung des Betätigungsglieds 30 bewirkt, daß die Pumpe 18
Tinte aus dem Behälter 14 zieht und die Tinte unter Druck
durch den Fluidauslaß 20, den Fluideinlaß 28 und zu dem
Drucker ausstößt.
Das Chassis 16 ist, wie in den Fig. 4 und 5 zu sehen ist, an
einem Ende mit einer Füllöffnung 32 und an dem anderen Ende
mit einer Auslaßöffnung 34 versehen. Tinte kann durch die
Füllöffnung 32 zu dem Tintenvorrat hinzugefügt werden, wäh
rend Luft, die durch die hinzugefügte Tinte verdrängt wird,
durch die Auslaßöffnung 34 ausgestoßen wird. Nachdem der
Tintenvorrat gefüllt ist, wird die Füllöffnung 32 mit einer
Kugel 35, die passend in die Füllöffnung eingepreßt wird,
abgedichtet.
Die Pumpe 18 (Fig. 4) weist eine Kammer 36 mit einem va
riablen Volumen auf der Grundfläche des Chassis 16 auf. Wie
nachfolgend detaillierter beschrieben wird, dient die Kammer
36 als eine Pumpenkammer mit variablem Volumen, die durch
die Vorwärtsbewegung eines hin- und her-bewegbaren Bauglieds
unter Druck gesetzt werden kann, um Tinte zu dem Drucker zu
liefern. Die Oberseite der Kammer 36 ist mit einer Einlaß
öffnung 38 versehen, durch die Tinte aus dem Behälter 14 in
die Kammer 36 eindringen kann. Eine Auslaßöffnung 40, durch
die Tinte aus der Kammer 36 ausgestoßen werden kann, ist
ebenfalls vorgesehen.
Ein Einweg-Klappenventil 42 (Fig. 4 und 7) ist an der Grund
fläche der Einlaßöffnung 38 angeordnet und dient dazu, den
Rückfluß der Tinte aus der Kammer 36 in den Behälter 14 zu
begrenzen. Das Klappenventil 42 ist ein rechteckiges Stück
eines flexiblen Materials. Wenn der Druck in der Kammer un
ter den in dem Behälter abfällt, biegen sich jeweils die
Seiten des Ventils 42, wie in Fig. 7 zu sehen ist, um zu er
möglichen, daß Tinte durch die Einlaßöffnung 38 und in die
Kammer 36 fließt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Klap
penventil 42 aus einem doppellagigen Material. Die obere La
ge ist eine Schicht eines 0,038 mm (0,0015 Inch) dicken Po
lyethylens geringer Dichte. Die untere Lage ist eine Schicht
eines 0,013 mm (0,0005 Inch) dicken Polyethylen-Terephtha
lats (PET). Das dargestellte Klappenventil 42 ist näherungs
weise 5,5 mm breit und 8,7 mm lang. Selbstverständlich kön
nen bei anderen Ausführungsbeispielen andere Materialien
oder andere Typen oder Größen von Ventilen verwendet werden.
Die Grundfläche der Kammer 36 ist mit einer flexiblen Mem
bran 44 bedeckt, die am besten in Fig. 4 gezeigt ist. Die
Membran 44 ist etwas größer als die Grundfläche der Kammer
36 und ist um die Kante derselben abgedichtet. Das über
schüssige Material in der überdimensionierten Membran ermög
licht es, daß die Membran sich nach oben und unten biegt,
um das Volumen der Kammer zu ändern. Bei der dargestellten
Tintenversorgungseinrichtung ermöglicht die Verschiebung der
Membran, daß das Volumen der Kammer 36 um etwa 0,7 Kubikzen
timeter geändert wird. Das vollständig ausgedehnte Volumen
der dargestellten Kammer 36 liegt zwischen etwa 2,2 und 2,5
Kubikzentimetern.
In der Kammer 36 ist eine Druckplatte 46 benachbart zu der
Membran 44 angeordnet. Eine Pumpenfeder 48, die bei dem dar
gestellten Ausführungsbeispiel aus rostfreiem Stahl besteht,
spannt die Druckplatte 46 gegen die Membran 44 vor, um die
Membran nach außen zu treiben und das Volumen der Kammer 36
auszudehnen. Ein oberes Ende der Pumpenfeder 48 ist auf ei
nem Dorn 50 aufgenommen, der an der Oberseite der Kammer 36
gebildet ist, während das andere Ende der Pumpenfeder 48 auf
einem Dorn 52 aufgenommen ist, der auf der Druckplatte 46
gebildet ist, um die Pumpenfeder 48 in ihrer Position zu
halten. Die Druckplatte 46 ist bei dem dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel aus einem Polyethylen hoher Dichte geformt.
Ein hohler zylindrischer Vorsprung 54 (Fig. 4) erstreckt
sich von dem Chassis 16 nach unten, um das Gehäuse eines
Fluidauslasses 20 zu bilden. Eine Bohrung 56 des hohlen Vor
sprungs 54 weist an ihrem unteren Ende eine schmale Veren
gung auf. Eine Dichtungskugel 58, die bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel aus rostfreiem Stahl besteht, ist in der
Bohrung 56 positioniert. Die Dichtungskugel 58 ist derart
dimensioniert, daß sie sich frei innerhalb der Bohrung 56
bewegen kann, während sie jedoch nicht durch die schmale
Verengung gelangen kann. Eine Dichtungsfeder 60 ist in der
Bohrung 56 positioniert, um die Dichtungskugel 58 gegen die
schmale Verengung zu drücken, um eine Dichtung zu bilden und
den Fluß der Tinte durch den Fluidauslaß zu verhindern, wenn
die Versorgungsröhre nicht mit dem Chassis verbunden ist.
Eine Haltekugel 62 aus rostfreiem Stahl ist mittels einer
Preßpassung im oberen Bereich der Bohrung angebracht, um die
Dichtungsfeder 60 am Platz zu halten. Die Bohrung 56 ist
konfiguriert, um einen freien Fluß der Tinte an der Halteku
gel vorbei und in die Bohrung zu ermöglichen.
Wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist, ist ein erhöhter Ver
teiler 64 auf der Oberseite des Chassis 16 gebildet. Der
Verteiler 64 bildet einen zylindrischen Vorsprung um das
obere Ende der Füllöffnung 32 und einen gleichartigen Vor
sprung um das obere Ende der Einlaßöffnung 38, so daß jede
dieser Öffnungen isoliert ist. Der Verteiler 64 erstreckt
sich um die Basis des Fluidauslasses 20 und der Auslaßöff
nung 40, um eine oben offene Leitung 66, die die zwei Aus
lässe verbindet, zu bilden.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist der flexible Tintenbehälter
14 an der Oberseite des Verteilers 64 befestigt, um eine
obere Abdeckung für die Leitung 66 zu bilden. Bei dem dar
gestellten Ausführungsbeispiel ist dies durch das Verbinden
mittels Wärme einer Kunststofflage 68, die in Fig. 6 gezeigt
ist, mit der oberen Oberfläche des Verteilers 64, um die
Leitung 66 einzuhüllen, erreicht. Die Flächen, die mittels
Wärme verbunden sind, sind in Fig. 6 durch eine Kreuzschraf
fur dargestellt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Chassis aus einem Polyethylen hoher Dichte geformt
und die Kunststofflage aus einem Polyethylen geringer Dich
te, das 0,05 mm (0,002 Inch) dick ist. Diese zwei Materia
lien können unter Verwendung herkömmlicher Verfahren leicht
mittels Wärme verbunden werden und sind ferner ohne weiteres
recyclebar.
Nachdem die Kunststofflage 68 an dem Chassis 16 befestigt
ist, kann die Lage gefaltet und um seine zwei Seiten und die
Oberseite abgedichtet werden, um den flexiblen Tintenbehäl
ter 14 zu bilden. Eine Wärmeverbindung kann verwendet wer
den, um den Umfang der Kunststofflage abzudichten.
Die Kunststofflage über der Öffnung 32 und über der Einlaß
öffnung 38 kann durchstoßen, durchbohrt oder anderweitig
entfernt werden, um den Tintenfluß durch diese Öffnungen
nicht zu blockieren. Der Behälter 14 ist in einer Schutzhül
le 12 eingeschlossen, die aus geklärtem Polypropylen be
steht. Es wurde herausgefunden, daß eine Dicke von etwa 1 mm
einen robusten Schutz liefert und einen unannehmbaren Was
serverlust aus der Tinte verhindert. Jedoch können das Mate
rial und die Dicke der Hülle bei anderen Ausführungsbeispie
len variieren.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Oberseite der Hülle
12 eine Reihe erhöhter Rippen 70 auf, um das Greifen der
Hülle 12 zu erleichtern, wenn dieselbe in das Anschlußfach 26
eingefügt oder aus demselben entfernt wird. Eine vertika
le Rippe 72 steht lateral von jeder Seite der Hülle 12 vor.
Jede Rippe 72 kann in einem Schlitz 74 in dem Anschlußfach
aufgenommen sein, um eine laterale Unterstützung und eine
Stabilität für die Tintenversorgungseinrichtung zu liefern,
wenn dieselbe in dem Drucker positioniert ist. Die Untersei
te der Hülle 12 ist mit zwei umfangsmäßigen Rillen 76 (Fig. 4)
versehen, die zwei umfangmäßige Rippen 78, die auf dem
Chassis 16 gebildet sind, in Eingriff nehmen, um die Hülle
12 an dem Chassis 16 zu befestigen.
Die Befestigung zwischen der Hülle und dem Chassis sollte
vorzugsweise gut genug sein, um eine unbeabsichtigte Tren
nung des Chassis von der Hülle zu verhindern, und um einem
Tintenfluß von der Hülle zu widerstehen, wenn der flexible
Behälter ein Leck entwickeln sollte. Es ist jedoch ferner
erwünscht, daß die Befestigung den langsamen Eintritt von
Luft in die Hülle ermöglicht, während Tinte aus dem Behälter
14 entleert wird, um den Druck innerhalb der Hülle im großen
und ganzen gleich dem Umgebungsdruck zu halten. Andernfalls
kann sich ein zu großer negativer Druck innerhalb der Hülle
entwickeln und den Tintenfluß aus dem Behälter verhindern.
Der Eintritt von Luft sollte jedoch begrenzt sein, um eine
hohe Feuchtigkeit in der Hülle beizubehalten und einen Was
serverlust aus der Tinte zu minimieren.
Um die Tintenversorgungseinrichtung zu füllen, kann Tinte
durch die Füllöffnung 32 eingespritzt werden. Während er ge
füllt wird, dehnt sich der flexible Behälter 14 aus, um im
wesentlichen die Hülle 12 auszufüllen. Während Tinte in den
Behälter eingefüllt wird, kann die Dichtungskugel 48 nieder
gedrückt sein, um den Fluidauslaß zu öffnen, und ein par
tielles Vakuum kann an den Fluidauslaß 20 angelegt werden.
Das partielle Vakuum an dem Fluidauslaß bewirkt, daß Tinte
aus dem Behälter 14 die Kammer 36, die Leitung 66 und die
Bohrung des zylindrischen Vorsprungs 54 derart füllt, daß
wenig, wenn überhaupt, Luft in Kontakt mit der Tinte bleibt.
Das partielle Vakuum, das an den Fluidauslaß angelegt wird,
beschleunigt ferner das Füllverfahren. Um das schnelle Fül
len des Behälters weiter zu erleichtern, ist ein Auslaßtor
34 vorgesehen, um das Ausströmen von Luft aus der Hülle zu
ermöglichen, wenn sich der Behälter ausdehnt. Sobald die
Tintenversorgungseinrichtung gefüllt ist, wird die Kugel 35
mittels einer Preßpassung in der Füllöffnung angeordnet, um
das Auslaufen von Tinte oder den Eintritt von Luft zu ver
hindern.
Selbstverständlich gibt es eine Vielzahl anderer Möglichkei
ten, die ebenfalls verwendet werden könnten, um die vorlie
gende Tintenversorgungseinrichtung zu füllen. In einigen
Fällen kann es erwünscht sein, die gesamte Tintenversor
gungseinrichtung vor dem Füllen derselben mit Tinte mit Koh
lenstoffdioxid zu spülen. Auf diese Weise wird sämtliches
Gas, das während des Füllverfahrens in der Tintenversor
gungseinrichtung eingefangen ist, Kohlenstoffdioxid und
nicht Luft sein. Dies kann bevorzugt sein, da sich Kohlen
stoffdioxid im Gegensatz zu Luft in einigen Tinten auflösen
kann. Im allgemeinen ist es bevorzugt, soviel Gas wie mög
lich aus der Tintenversorgungseinrichtung zu entfernen, so
daß Blasen und dergleichen nicht in den Druckkopf oder die
Versorgungsröhre eindringen.
Die Schutzabdeckung 22 wird auf der Tintenversorgungsein
richtung plaziert, nachdem der Behälter gefüllt ist. Wie in
Fig. 4 zu sehen ist, ist die Schutzabdeckung mit einer Rille
80 versehen, die eine Rippe 82 auf dem Chassis aufnimmt, um
die Abdeckung an dem Chassis zu befestigen. Die Abdeckung
trägt eine Nase 84, die die Auslaßöffnung 34 verstopft, um
den Fluß von Luft in das Chassis zu begrenzen, und einen
Wasserverlust aus der Tinte zu reduzieren. Ein Bolzen 86 er
streckt sich von jedem Ende des Chassis 16 und ist in eine
Öffnung in der Abdeckung 22 aufgenommen, um die Ausrichtung
der Abdeckung zu unterstützen und die Verbindung zwischen
der Abdeckung und dem Chassis zu stärken. Es kann bei eini
gen Anwendungen erwünscht sein, die Enden der Bolzen im Ge
senk zu bearbeiten, um die Abdeckung stärker an dem Chassis
zu befestigen.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, weist das Anschluß
fach 26 zwei Federklammern 94 auf, die die Tintenversor
gungseinrichtung 10 in Eingriff nehmen, um dieselbe gegen
über der Basisplatte 96 fest am Platz zu halten. Die Feder
klammern nehmen die Oberseiten der Rippen 90 und Keile 92
auf der Abdeckung 22 in Eingriff.
Die Anschlußstation 26 weist einen Fluideinlaß 28 (Fig. 3)
auf, der mit einer flexiblen Nachlaufröhre oder Versorgungs
leitung 98 (Fig. 4) gekoppelt ist, die Tinte zu dem Tinten
strahlstiftkörper 11 liefert. Der Fluideinlaß 28 weist eine
Schnellverbindungs- und Lösungs-Vorrichtung 99 auf, die wäh
rend der Verbindung/des Lösens der Versorgungsleitung 98 mit
und von der Tintenversorgungseinrichtung eine Einführung von
Luft in die Tintenversorgungseinrichtung minimiert. Die Vor
richtung 99 weist eine offene Spitze auf, die in den Auslaß
20 eindringt und die Dichtungskugel 58 verschiebt, um eine
Fluidverbindung zwischen dem Auslaß 20 und der Versorgungs
leitung 98 einzurichten.
Die Pumpe 18 des dargestellen Ausführungsbeispiels wird
durch das Pressen der Membran 44 nach innen, um das Volumen
zu verringern und den Druck in der Kammer 36 zu erhöhen, be
tätigt. Da das Klappenventil 42 das Auslaufen von Tinte zu
rück in den Behälter 14 begrenzt, tritt Tinte, die durch die
Kammer 36 getrieben wird, durch die Auslaßöffnung 40 und die
Leitung 66 zu dem Fluidauslaß aus. Wenn die Membran 44 los
gelassen wird, spannt die Pumpenfeder 48 die Druckplatte 46
und die Membran 44 nach außen, wobei das Volumen erhöht und
der Druck in der Kammer 36 verringert wird. Der verringerte
Druck in der Kammer 36 ermöglicht, daß das Klappenventil 42
öffnet und Tinte aus dem Behälter 14 in die Kammer 36 zieht.
Das Absperrventil an dem Druckkopf sowie der Flußwiderstand
in der Nachlaufröhre oder beides werden einen Rückfluß der
Tinte von der Kammer 36 durch die Leitung 66 begrenzen. Al
ternativ kann an der Auslaßöffnung oder an einem anderen Ort
ein Absperrventil vorgesehen sein, um den Rückfluß der Tinte
durch die Auslaßöffnung und in die Kammer zu verhindern.
Das Anschlußfach 26 ist mit einem Betätigungsglied 30 (Fig. 3)
versehen, um die Pumpe 18 zu betätigen. Wenn die Tinten
versorgungseinrichtung in das Anschlußfach 26 eingebracht
ist, kann das Betätigungsglied 30 in einen Kontakt mit der
Membran 44 gedrückt werden, um die Kammer 36 unter Druck zu
setzen. Das Betätigungsglied 30 ist schwenkbar mit einem En
de eines Hebels 116 verbunden. Das andere Ende des Hebels
116 ist durch eine Kompressionsfeder 118 abwärts vorge
spannt. Auf diese Weise zwingt die Kraft der Kompressionsfe
der 118 das Betätigungsglied 30 aufwärts gegen die Membran
44, um den Druck in der Kammer 36 zu erhöhen, und um Tinte
aus der Tintenversorgungseinrichtung in den Drucker zu zwin
gen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Kom
pressionsfeder gewählt, um einen Druck von etwa 1,04 N/cm²
(1,5 pounds per square inch) in der Kammer zu erzeugen.
Selbstverständlich kann der gewünschte Druck abhängig von
den Anforderungen eines speziellen Druckers variieren.
Wenn sich das Volumen der Kammer 36 seinem Minimum nähert,
wie durch die Höhe des Betätigungsglieds 30 angezeigt ist,
wird eine Nocke 120 gedreht, um die Kraft der Kompressions
feder 118 zu überwinden und das Betätigungsglied 30 in seine
unterste Position zu drehen. Wenn die Kraft von dem Betäti
gungsglied 30 entfernt ist, drückt die Pumpenfeder 48 die
Membran 44 nach unten, um das Volumen der Kammer 36 zu erhö
hen und Tinte aus dem Behälter 14 in die Kammer 36 zu zie
hen. Sobald sich die Kammer 36 ausgedehnt hat, kann die
Nocke 120 aus der Position, die in Fig. 3 gezeigt ist, ge
dreht werden, um zu ermöglichen, daß sich die Kompressions
feder 118 wieder ausdehnt und das Betätigungsglied 30 gegen
die Membran 44 drückt, um nachfolgend die Pumpenkammer 36
unter Druck zu setzen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es erwünscht sein,
die Nocke 120 zu drehen, um das Betätigungsglied 30 nieder
zudrücken und die Membran 44 aus der Kammer 36 zurückzuzie
hen, wodurch der positive Druck in der Kammer reduziert
wird, wenn der Drucker druckt. Alternativ kann die Nocke mit
einer Zwischennase versehen sein, die einen bestimmten Teil,
jedoch nicht den ganzen, positiven Druck löst, wenn der
Drucker in einem Wartezustand-Modus ist.
Durch das Überwachen der Position des Betätigungsglieds 30
ist es möglich, genau zu erfassen, wann die Tintenversor
gungseinrichtung nahezu leer ist, und eine Tinte-Aus-Warnung
zu erzeugen. Dies kann die Lebensdauer des Druckkopfs stark
erhöhen, indem das "trockene" Abschießen der Tintendüsen
verhindert wird. Wenn die Tinte aus dem Behälter 14 entleert
wurde, wird speziell ein Gegendruck eines vorbestimmten Pe
gels in dem Behälter erzeugt, der verhindert, daß sich die
Kammer 36 vollständig ausdehnt, wenn die Kammer drucklos
ist. Dies kann durch das Überwachen der Position des Betäti
gungsglieds 30 erfaßt werden, wenn das System wieder unter
Druck gesetzt wird. Das heißt, daß, wenn sich die Kammer 36
nicht vollständig ausdehnt, das Betätigungsglied 30 bis zu
einer höheren als der normalen Höhe angehoben wird, bevor es
die Membran 44 kontaktiert.
Es hat sich erwiesen, daß die dargestellte Membranpumpe sehr
zuverlässig und zur Verwendung in der Tintenversorgungsein
richtung gut geeignet ist. Jedoch können auch andere Pumpen
typen verwendet werden. Beispielsweise könnten eine Kolben
pumpe, eine Blasebalgpumpe oder andere Pumpentypen zur Ver
wendung mit der vorliegenden Erfindung angepaßt werden.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Tintenversor
gungseinrichtung 100 ist in Fig. 8 gezeigt, bei dem ein
Chassis 102 einen Behälterrahmen 104 aufweist, der sich von
demselben aufwärts erstreckt. Der Rahmen 104 definiert einen
Behälter 106, der einen im allgemeinen quadratischen verti
kalen Querschnitt aufweist, wobei die Dicke des Behälters
106 durch die Dicke des Rahmens 104 bestimmt ist. Der Rahmen
definiert gegenüberliegende, parallele, offene, quadratische
Flächen, an denen zwei gegenüberliegende, parallele, im we
sentlichen quadratische Kunststofflagen 108, 110 angebracht
sind, um den Behälter 106 zu umhüllen.
Die dargestellte Kunststofflage ist flexibel, um zu ermögli
chen, daß sich das Volumen des Behälters ändert, wenn Tinte
aus dem Behälter entleert wird. Dies hilft dabei, das Ent
fernen und die Verwendung der gesamten Tinte in dem Behälter
zu ermöglichen, indem der Gegendruckbetrag, der erzeugt
wird, wenn Tinte aus dem Behälter entleert wird, reduziert
ist. Die dargestellte Tintenversorgungseinrichtung 20 ist
dazu bestimmt, etwa 30 Kubikzentimeter Tinte zu enthalten,
wenn sie voll ist.
Bei dem dargestellen Ausführungsbeispiel sind die Lagen 108,
110 mittels Wärme auf eine Art und Weise, die Fachleuten gut
bekannt ist, an den Flächen des Rahmens angebracht. Um das
Wärmeverbindungsverfahren zu erleichtern, ist das Chassis
aus einem Polyethylen hoher Dichte geformt, während die
Kunststofflage aus Polyethylen einer geringen Dichte, das
0,05 mm (0,002 Inch) dick ist, besteht. Diese zwei Materia
lien können unter Verwendung herkömmlicher Verfahren einfach
mittels Wärme verbunden werden und sind ferner ohne weiteres
recyclebar.
Der Behälter 106, der zwischen den Lagen 108, 110 gebildet
ist, wird durch eine Füllöffnung 130 mit Tinte gefüllt. Tin
te verläßt den Behälter durch einen Tintenauslaß 132. Tinte
wird in die Pumpenkammer 112 gezogen und durch den Auslaß
132 in eine Versorgungsröhre (in Fig. 8 nicht gezeigt) aus
gestoßen, auf eine Art und Weise, die analog zu der ist, die
bereits in Verbindung mit Fig. 3 bis 7 oben beschrieben wur
de.
Eine Druckplatte 114 und eine Feder 116 sind in der Kammer
42 positioniert. Die Druckplatte 114, die detailliert in den
Fig. 9 und 10 dargestellt ist, weist eine glatte untere Flä
che 118 mit einer Wand 120, die sich um den Umfang derselben
nach oben erstreckt, auf. Eine mittlere Region 122 der inne
ren Fläche der Druckplatte 114 ist geformt, um das untere
Ende der Feder 116 aufzunehmen und ist mit einem Federhalte
dorn 124 versehen. Vier stabilisierende Flügel 128 er
strecken sich lateral von einem oberen Abschnitt der Wand
120.
Die Druckplatte 114 ist derart in der Kammer 112 positio
niert, daß die untere Fläche 118 an die flexible Membran 130
angrenzt. Das obere Ende der Feder 116, die bei dem darge
stellten Ausführungsbeispiel aus rostfreiem Stahl besteht,
ist auf einem Dorn (nicht gezeigt), der in dem Chassis ge
bildet ist, gehalten, während das untere Ende der Feder 116
auf dem Dorn 124 auf der Druckplatte 114 gehalten ist. Auf
diese Weise spannt die Feder die Druckplatte 114 gegen die
Membran 130 nach unten vor, um das Volumen der Kammer 112 zu
erhöhen. Die Wand 120 und die Flügel 128 dienen dazu, die
Ausrichtung der Druckplatte zu stabilisieren, während sie
eine freie, kolbenartige Bewegung derselben in der Kammer
112 ermöglichen.
Der Tintenstrahlstift 11 ist detaillierter in den Fig. 1, 2,
2A und 2B dargestellt. Derselbe weist eine einzelne flache
Enthaltungskammer 200 (Fig. 2) mit gegenüberliegenden iden
tischen Seitenwänden 202 (in den Fig. 1 und 2 ist nur eine
Seitenwand gezeigt), eine Druckkopf-Trägerfläche 204, eine
Rückwand 206 und eine Vorderwand 208 auf. Ein Deckel 210
dichtet die Oberseite des Stifts 11 ab und weist einen Ein
laß 214 und einen Auslaß 216 durch denselben auf, die mit
der Kammer 200 in Verbindung sind. Die Versorgungsröhre 98
ist mit dem Einlaß 214 in Verbindung, durch den Tinte aus
der Versorgungseinrichtung 10 oder 100 direkt in die Kammer
200 eingeführt wird, ohne zuerst durch einen Druckregler zu
laufen, der auf dem Stift befestigt ist. Ein Auslaßrohr 220
ist mit dem Auslaß 216 in Verbindung, um das Spülen von Luft
aus der Kammer 200 zu ermöglichen, wenn sich die Kammer mit
Tinte füllt. Ein Einweg-Absperrventil, beispielsweise das
Entenschnabelventil 222, öffnet sich, wenn der Luftdruck in
der Auslaßröhre 220 einen vorbestimmten Druck (beispielswei
se 1,38 N/cm² (2 psi)) überschreitet, um Luft aus der Kammer
200 zu entlüften, wenn sich die Kammer mit Tinte füllt. Das
Einwegventil 222 läßt keine Umgebungsluft in die Auslaßröhre
220, selbst wenn ein negativer Druck in der Stiftkörperkam
mer 200 existiert.
Eine flexible Schaltung 232 ist an der Druckkopfträgerfläche
204 und den äußeren Flächen der Vorderwand 208 und des
Deckels 210 angebracht. Die Druckkopfträgerfläche 204 weist
eine rechteckige Öffnung auf, um eine Kontaktfahnen-Kopfan
ordnung 230 aufzunehmen, die einen Teil einer flexiblen
Schaltung 232 mit einem befestigten Siliziumchip 236, der in
der rechteckigen Öffnung sitzt, aufweist. Der Abschnitt der
flexiblen Schaltung 232, der sich bis auf den Deckel 210 er
streckt, enthält elektrische Verbinder 234 zur Verbindung
mit einer herkömmlichen elektronischen Schaltung, die das
Abschießen des Druckkopfs steuert. Signale von den Verbin
dern 34 werden in elektrischen Spuren auf der flexiblen
Schaltung 232 zu dem Druckkopf geleitet.
Auf der Druckkopfträgerfläche 204 des Stiftkörpers er
strecken sich zwei Reihen von kleinen mehrfach ausgerichte
ten Öffnungen 240, 242 (Fig. 2A) durch die flexible Schal
tung 232 und sind mit den Tinteneinlaßkanälen 241 (Fig. 2B)
in den Rändern des Siliziumchips 236 in Verbindung. Die Ka
näle 241 sind mit der Kammer 200 in Verbindung, um Tinte aus
der Kammer 200 in eine Abschußkammer 243 unter einer der
Öffnungen 246 in einer der Linien von Öffnungen 240 bis 242
zu befördern. Wie es in der Technik bekannt ist, aktiviert
die flexible Schaltung 232 kleine Widerstände 245 in der
Abschußkammer 243, um Tinte zu erwärmen und auf eine ge
steuerte Art und Weise kleine Tintentröpfchen 250 (Fig. 2)
durch die Öffnungen auszustoßen, um Tinte auf einen Träger
(nicht gezeigt) beispielsweise eine Papieroberfläche in dem
Tintenstrahldrucker, zu treiben. Die Druckkopfvorrichtung
ist folglich ein herkömmlicher Tröpfchengenerator.
Ein Filtersieb 244 (Fig. 2) ist vorgesehen, um zu verhin
dern, daß Partikel in der Kammer 200 in die Einlaßkanäle 241
oder Druckkopföffnungen eindringen. Das Sieb 244 ist über
der unteren Wand 204 durch eine rechteckige, oben offene
Einfassung 230 (von der nur zwei Wände im Querschnitt von
Fig. 2 dargestellt sind) aufgehängt. Tinte wird dadurch
durch das Sieb 244 gefiltert und dringt in eine Filterein
fassung 252 ein, bevor sie in den Tröpfchengenerator gezogen
wird. Die Tinte fließt frei durch das Sieb 244, wobei ihr
Durchgang nicht durch das Sieb geregelt wird. Die Einfassung
252 ist ein Unterabteil der Kammer 200 und ist in einer
freien Fluid-Verbindung mit der Kammer 200 (d. h. es existie
ren keine Regelungsventile, die den Eintritt der Tinte in
die Einfassung 252 steuern).
Ein Gegendruck wird auf der Tinte in der Kammer 200 beibe
halten, indem die Tintenversorgungseinrichtung 10 in einer
geringeren Höhe als der Stiftkörper 11 plaziert wird, wie
schematisch in Fig. 11 gezeigt ist. Die untere Fläche 204
des Stifts 11 (die die Öffnungen 240, 242 durchdringen) ist
vorzugsweise horizontal in einer Höhe über dem höchsten Tin
tenpegel in der Versorgungseinrichtung 10 angeordnet. Zu
Zwecken der Darstellung ist die untere Fläche des Stifts von
der Oberseite der Versorgungseinrichtung 10 (und insbesonde
re des Behälters 14) um einen Abstand d beabstandet gezeigt,
wobei d vorzugsweise etwa 7,62 cm ( 3 Inch) beträgt. Ein be
vorzugter Bereich von ΔP von der Stiftenthaltungskammer 200
zu der Tinte in dem Reservoir 14 beträgt von 1,27 cm bis 127
cm (0,5 bis 50 Inch) einer Wassersäule, vorzugsweise etwa
2,54 bis 38,1 cm (1 bis 15 Inch) einer Wassersäule und bei
spezifischeren Ausführungsbeispielen etwa 2,54 bis 7,62 cm
(1 bis 3 Inch) einer Wassersäule. Dieser Gegendruck verhin
dert ein Auslaufen von Tinte aus den Druckkopföffnungen. Der
Gegendruck kann durch das Ändern der Position des Tintenbe
hälters variiert werden, während die Oberfläche der Tinte in
dem Behälter 14 leicht unter der Ebene der Reihen von ausge
richteten Düsen 240, 242 gehalten wird.
Alternativ kann der Unterdruck unter Verwendung eines Bla
sentyp-Tintenbehälters erreicht werden, der aus einem ela
stischen Material besteht, das zunehmend kollabiert, wenn
Tinte aus dem elastischen Behälter gezogen wird. Die Wieder
herstellungskraft der flexiblen Blase hält den Druck der
Tinte in dem Behälter leicht unter dem Umgebungsdruck. Bei
noch einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte eine Feder in
dem Behälter 14 plaziert sein, um dem Kollabieren des Behäl
ters entgegen zu wirken, wenn die Tintenversorgungseinrich
tung entleert wird, und den Gegendruck beizubehalten.
Der Niederprofil-Stiftkörper der vorliegenden Erfindung kann
in vielen Größen hergestellt werden. Die Abmessungen eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels sind beispielsweise eine
Höhe von 9 mm (von der Fläche 204 zu dem Deckel 210), eine
Breite von 14 mm (zwischen den Seitenwänden 202) und eine
Länge von 25 mm (zwischen den Wänden 206, 208). Die Höhe des
Stiftkörpers 11 (gemessen zwischen den äußeren Flächen der
unteren Wand 204 und des Deckels 210) ist vorzugsweise ge
ringer als 15 mm und noch bevorzugter geringer als 10 mm.
Dieses geringe Druckkopfprofil ist möglich, da durch den
Druckkopf keine Regelvorrichtung getragen wird, um einen Ge
gendruck auf der Tinte in dem Stiftkörper beizubehalten. Das
geringe Profil ist besonders vorteilhaft, da dasselbe ermög
licht, daß der Tintenstrahldrucker, der den Druckkopf ent
hält, mit kompakteren Abmessungen entworfen wird. Der kleine
Stiftkörper besetzt ein viel kleineres Volumen in dem
Drucker, wobei ein kleineres Volumen erforderlich ist, um
den Stiftkörper in seinem Bewegungsweg aufzunehmen, während
sich derselbe über einen Träger, auf den ein Bild gedruckt
wird, bewegt.
Im Betrieb ist der Tintenstrahldrucker zusammengebaut und
wird in einem "trockenen" Zustand verfrachtet, d. h. ohne den
Drucker durch das Einführen von Tinte in die Versorgungs
röhre 98 und den Stiftkörper 11 vorzupumpen (priming). Wenn
der Drucker seinen Bestimmungsort erreicht, wird die Versor
gungsleitung 98 an der Versorgungseinrichtung 10 befestigt,
wobei die Versorgungsleitung jedoch noch mit Luft und nicht
mit Tinte gefüllt ist. Die leere Versorgungsleitung erhöht
die Lagerlebensdauer des Druckers, da die Tinten Chemikalien
enthalten, die für die Versorgungsleitung und andere
Druckerkomponenten korrodierend sind. Außerdem können Flüs
sigkeiten und Chemikalien durch die Rohrleitungen einer ge
füllten Versorgungsleitung verdampfen, was potentiell die
Bildung eines Rückstands bewirkt, der die Versorgungsleitung
während ausgedehnter Lagerperioden verstopfen kann. Die un
gefüllte Versorgungsleitung macht es jedoch notwendig, die
Leitung während der "Initialisierung" des Druckers mit Tinte
zu füllen.
Initialisierung bezieht sich auf das Verfahren des Füllens
der Versorgungsleitung 98 und des Stiftkörpers 11 mit Tinte
und des Vorpumpens (priming) des Druckkopfs. "Vorpumpen"
("priming") des Druckkopfs bezieht sich auf das Einführen
von Tinte in die Einlaßkanäle 241 und/oder Öffnungen 240,
242 mit einer durchgehenden Tinten-Fluidzufuhr von der Kam
mer 200, derart, daß Tinte dann durch Kapillarkräfte aus der
Kammer 200 in die Öffnungen gezogen wird, wenn Tröpfchen 250
von dem Druckkopf ausgestoßen werden. Die Versorgungsleitung
98 und die Enthaltungskammer 200 sind Teil eines Tintenfluß
weges zu dem Druckkopf. Der Tintenflußweg weist ferner den
Druckkopf mit einer Mehrzahl von Kapillardurchgängen 241 und
die Reihen von ausgerichteten Öffnungen 240, 242, die mit
den Durchgängen in Verbindung sind, auf.
Die Versorgungseinrichtung 10 wird, wie vorher beschrieben
wurde, an das Anschlußfach 26 angeschlossen, wobei Fluidver
bindungen zwischen dem Behälter 14, der Pumpenkammer 36 und
dem Fluidauslaß 20 eingerichtet werden. Nachdem die Versor
gungseinrichtung 10 mit dem Anschlußfach 26 gekoppelt ist,
werden die Pumpenkammer 36 und die Leitung 66 gefüllt, wie
vorher beschrieben wurde, beispielsweise durch das Anlegen
eines partiellen Vakuums an den Fluidauslaß 20. Das An
schließen der Versorgungseinrichtung 10 findet vorzugsweise
vor der Verfrachtung von dem Herstellungsbetrieb statt. Das
Füllen des Behälters 14 mit Tinte kann entweder in der Fa
brik durchgeführt werden, oder nachfolgend nach der Verwen
dung, wenn die Tintenversorgungseinrichtung entleert ist und
wieder aufgefüllt werden muß. Entweder vor oder nach der
Verfrachtung wird die Versorgungsleitung 98 durch eine
Schnellverbindungsvorrichtung mit dem Fluideinlaß 28 verbun
den.
Die Initialisierung findet statt, nachdem der Behälter 14
mit Tinte gefüllt wurde, und findet vorzugsweise nach der
Verfrachtung statt, da die vorliegende Erfindung vorteil
hafterweise ermöglicht, daß der Drucker ohne Tinte in der
Versorgungsleitung 98 verfrachtet wird. Während der Initia
lisierung wird die Pumpe durch das Drehen der Nocke 120 be
tätigt, um das Betätigungsglied 30 zu bewegen und die Druck
platte 46 gegen die Vorspannung der Feder 48 zu drücken, wo
bei das Volumen der Pumpenkammer 36 reduziert wird. Dieses
reduzierte Volumen übt einen positiven Druck auf die Tinte
in der Kammer 36 relativ zu der Kammer 200 aus, wodurch ein
beliebiger Gegendruck überwunden wird und die Tinte durch
die Versorgungsleitung 98 und in die Kammer 200 des Stift
körpers 11 gezwungen wird. Sobald die Tinte in der Kammer
200 ist, füllt dieselbe die Kapillardurchgänge 242 und
dringt in die Kammer 243 ein.
Die Tintenenthaltungskammer 200 des Stiftkörpers und die
Versorgungsleitung 98 werden während des Initialisierungs
verfahrens vorzugsweise vollständig mit Tinte gefüllt. Das
Füllen der Stiftkörperkammer und der Versorgungsleitung 98
mit Tinte, die unter einem positiven Druck (beispielsweise
0,69 bis 035 N/cm² (1 bis 15 psi), spezieller 0,69 bis 1,38
N/cm² (1 bis 2 psi)) aus dem Behälter bewegt wird, weist den
Vorteil auf, daß Luft aus dem Tintenversorgungsweg zwischen
dem Behälter 14 und den Öffnungen 240, 242 gespült wird. Die
Luft, die vor der Initialisierung die Versorgungsleitung 98
und die Stiftkörper 200 füllt, wird aus der Leitung 220 und
dem Absperrventil 222 ausgestoßen, wenn sich die Kammer 200
mit Tinte füllt. Folglich liegt eine durchgehende Tintenzu
fuhr von der Pumpenkammer durch die Versorgung 98 in die
Stiftkörperkammer 200, durch den Einlaßkanal 241 des Druck
kopfs und in die ausgerichteten Abschußkammern 243 vor. Die
durchgehende Tintensäule, die dadurch geliefert wird, ermög
licht, daß der Stift effizient arbeitet, indem kontinuier
lich Tinte durch eine Kapillarwirkung in die Abschußkammern
243 gezogen wird.
Nach der Initialisierung füllt die Tinte die Kammer 200, wo
bei die Nocke 120 gedreht wird, um den Hebel 116 gegen die
Vorspannung der Feder 118 zu drehen, das Betätigungsglied 30
von der Pumpenkammer 36 zurückzuziehen, und zu ermöglichen,
daß sich die Kammer 36 vollständig ausdehnt und mit Tinte
füllt. Ein leichter Druckunterschied (beispielsweise 7,62
bis 38,1 cm (3 bis 15 Inch) H₂O-Säule und spezieller 7,62
bis 12,7 cm (3 bis 5 Inch) H₂O-Säule) wird zwischen der Tin
te in der Kammer 200 und in dem Behälter 14 beibehalten,
derart, daß der Gegendruck in der Kammer 200 ein Auslaufen
von Tinte aus den Öffnungen des Druckkopfs verhindert. Das
Unterdrucksetzen der Kammer 36 durch das Bewegen der Platte
46 in die Kammer 36 kann nachfolgend den negativen Druckun
terschied in der Stiftkammer 200 bezüglich der Tintenversor
gungseinrichtung überwinden und statt dessen einen positiven
Druck in der Kammer erzeugen, der Tinte aus der Kammer 36 in
die Versorgungsleitung 98 zwingt. Jedoch ist während des
normalen Betriebs des Druckers die Kammer 36 vollständig
ausgedehnt. Wenn Tintentröpfchen 250 während eines Druckens
aus der Kammer 200 ausgestoßen werden, wird durch eine Ka
pillarwirkung weitere Tinte durch die kapillaren Einlaßka
näle 241 aus der Kammer 200 gezogen. Während Tinte in dem
Stift verwendet wird, wird durch eine hydraulische Kraft
Tinte durch die Leitung 98 aus der Pumpenkammer 36 gezogen.
Der Stiftbetrieb und die Druckqualität können jedoch ver
schlechtert sein, wenn Luftblasen in den Flußweg eindringen.
Luft kann beispielsweise durch die Druckkopföffnungen oder
die Fluidverbindungen eingesaugt werden, oder kann sogar
durch Druckerkomponenten diffundieren. Wenn dies auftritt,
können Luftblasen die Kapillarleitungen 242 verschließen
und den wirksamen kapillaren Tintenfluß zu den Abschußkam
mern 243 stören. Ferner kann Tinte, die während längerer Pe
rioden einer Druckeruntätigkeit in der Versorgungsleitung
vorliegt, ungeeignet zum Drucken sein (beispielsweise auf
grund einer Verdampfung durch die Versorgungsröhre). Ein
Vorteil des offenbarten Systems besteht darin, daß dasselbe
in der Lage ist, den Flußweg zu spülen, um Verschlüsse, bei
spielsweise Luft, zu entfernen, oder um abgestandene Tinte
durch frische Tinte aus einem Behälter zu ersetzen.
Das Spülen wird durchgeführt, indem der Stift 200 zuerst zu
einer Abdeckstation (nicht gezeigt) bewegt wird, die die Dü
senöffnungen 240, 242 abdichtet und einen Abfluß liefert, in
den die Tinte ausgestoßen werden kann. Alternativ kann der
Stift zu einem Entsorgungsbecken (nicht gezeigt) bewegt wer
den, in das Tinte frei ausgestoßen werden kann, ohne andere
Druckerbestandteile zu beschmutzen. Dann wird die Nocke 120
gedreht, um das Volumen der Pumpenkammer 36 ausgehend von
dem, das in Fig. 4 gezeigt ist, zu verringern, und Tinte un
ter einem positiven Druck (0,69 bis 2,07 N/cm² (1 bis 3
psi)) durch den Tintenflußweg einzuführen. Die Tinte, die
bereits in dem Flußweg vorliegt, wird vollständig durch Tin
te aus der Kammer 36 ersetzt, wodurch die Versorgungsleitung
98, die Kammer 200, die kapillaren Einlaßkanäle 241 und die
Abschußkammern 243 gefüllt werden. Tinte, die vorher diesen
Flußweg füllte, wird aus den Öffnungen 240, 242 und in die
Abdeckstation oder das Entsorgungsbecken gezwungen. Jegliche
Luft, beispielsweise Blasen, werden auf diese Art und Weise
aus dem Flußweg entfernt, um die Druckqualität wieder zu er
langen, die früher durch Blasen, die die kapillaren Versor
gungsleitungen oder andere Komponenten verschlossen, ver
schlechtert gewesen sein könnte. Das Spülen kann zu jeder
Zeit verwendet werden, um die Druckqualität wieder zu er
langen, wenn dieselbe aufgrund von Luft an einem beliebigen
Punkt in dem Tintenflußkanal, speziell an den kapillaren
Einlaßleitungen oder Druckkopföffnungen, abnimmt.
Das Beibehalten eines Gegendrucks von der Tintenversorgungs
einrichtung zu dem Stiftkörper (durch die Versorgungslei
tung) beseitigt den Bedarf nach komplexen Druckregelungsme
chanismen, die durch den Stift ausgeführt werden. Der klei
nere Stift besetzt weniger Raum in dem Drucker, was ein
kleineres Druckerprofil ermöglicht. Die Beseitigung einer
getrennten Luftauslaßschaltung reduziert ferner die Größe
und die Komplexität des Druckers. Die Kosten des Druckers
sind aufgrund der Beseitigung des Einweg-Druckreglers und
aufgrund eines geringeren Materialbedarfs in dem kleineren
Drucker potentiell reduziert. Eine geringere Wagenmasse er
möglicht ferner die Verwendung eines kleineren Antriebsmo
tor.
Obwohl die Tintenversorgungseinrichtung und der Stift als
eine einzelne Tintenversorgungseinrichtung aufweisend darge
stellt wurden, kann das offenbarte System ohne weiteres zur
Verwendung mit mehreren Tintenversorgungseinrichtungen ange
paßt werden, beispielsweise mehreren Behältern und Stiften
für unterschiedliche Tintenfarben. Weitere Modifikationen
des Systems sind möglich, beispielsweise kann ein Gegendruck
von der Tintenversorgungseinrichtung zu dem Stiftkörper
durch das Regeln der Position der Platte 46 in der Pumpe 18
beibehalten werden, um zu verhindern, daß Tinte aus den
Druckkopföffnungen läuft, wenn der Drucker bewegt wird. Wenn
der Drucker inaktiv ist, kann der Stift ferner in eine "Ru
he"-Position zurückkehren, wobei die Röhre 98 geschlossen
wird, um einen Verlust von Tinte durch den Druckkopf zu ver
hindern. Die Röhre 98 kann entweder physikalisch (durch das
Verschließen einer zusammendrückbaren Röhre 98 mittels eines
Zusammendrückens) oder mechanisch (wobei ein Ventil in der
Leitung 98 vorgesehen wäre, und geschlossen wäre, wenn der
Drucker mit dem Stift in der Ruheposition inaktiv ist) ge
schlossen sein.
Claims (27)
1. Verfahren des Vorladens eines Tintenstrahlstiftes (11)
mit Tinte mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Tintenstrahlstiftkörpers mit einer Aufnahmekammer (200) zum Halten von Tinte und Druck kopföffnungen (240, 242) in einer freien Fluidverbin dung mit der Aufnahmekammer (200);
Bereitstellen einer Tintenversorgungseinrichtung (10), die entfernt von dem Tintenstrahlstiftkörper ist und nicht durch denselben getragen wird;
Bereitstellen einer Versorgungsleitung (98) zwischen der Aufnahmekammer (200) und der Tintenversorgungsein richtung (10), wobei während eines Druckens, wenn Tinte aus den Druckkopföffnungen (240, 242) ausgestoßen wird, Tinte hydraulisch von der Tintenversorgungseinrichtung (10) durch die Versorgungsleitung (98) gezogen wird; und
Einbringen der Tinte unter einem positiven Druck von der entfernten Tintenversorgungseinrichtung (10) in die Tintenversorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200), um vor dem Beginnen des Druckens Luft aus der Versorgungsleitung (98) und der Aufnahmekammer (200) zu spülen.
Bereitstellen eines Tintenstrahlstiftkörpers mit einer Aufnahmekammer (200) zum Halten von Tinte und Druck kopföffnungen (240, 242) in einer freien Fluidverbin dung mit der Aufnahmekammer (200);
Bereitstellen einer Tintenversorgungseinrichtung (10), die entfernt von dem Tintenstrahlstiftkörper ist und nicht durch denselben getragen wird;
Bereitstellen einer Versorgungsleitung (98) zwischen der Aufnahmekammer (200) und der Tintenversorgungsein richtung (10), wobei während eines Druckens, wenn Tinte aus den Druckkopföffnungen (240, 242) ausgestoßen wird, Tinte hydraulisch von der Tintenversorgungseinrichtung (10) durch die Versorgungsleitung (98) gezogen wird; und
Einbringen der Tinte unter einem positiven Druck von der entfernten Tintenversorgungseinrichtung (10) in die Tintenversorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200), um vor dem Beginnen des Druckens Luft aus der Versorgungsleitung (98) und der Aufnahmekammer (200) zu spülen.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner den Schritt des
Beibehaltens eines Gegendrucks von der Tintenversor
gungseinrichtung (10) zu der Aufnahmekammer (200) mit
einem relativ negativen Druck an der Tintenversorgungs
einrichtung (10) aufweist, um ein Auslaufen von Tinte
aus der Druckkopföffnung (246) zu verhindern.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Schritt des
Einbringens der Tinte unter Druck das Bereitstellen ei
ner Kammerpumpe (18), die Tinte in einer Kammer (36)
mit variablem Volumen enthält, und das Ausstoßen der
Tinte aus der Kammerpumpe (18) in die Versorgungslei
tung (98) unter einem positiven Druck durch das Redu
zieren des Volumens der Kammer (36) aufweist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem ein Tintenflußweg
die Aufnahmekammer (200) und die Versorgungsleitung
(98) aufweist, wobei die Tintenversorgungseinrichtung
(10) ein Anschlußfach (26) mit einem Fluideinlaß (28),
der mit der Versorgungsleitung (98) gekoppelt ist, ei
nen Behälter (14), der mit dem Anschlußfach (26) ge
koppelt ist und die Tinte enthält, und eine Pumpe (18)
aufweist, die Tinte aus dem Behälter (14) zieht und
die Tinte unter Druck in die Versorgungsleitung (98)
einbringt, und bei dem der Schritt des Einbringens der
Tinte unter Druck das Betätigen der Pumpe (18) auf
weist, um die Tinte unter Druck in die Versorgungslei
tung (98) und die Aufnahmekammer (200) einzubringen,
bis die Tinte einen durchgehenden Tintenvorrat bildet,
der die Versorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer
(200) füllt, wobei Luft aus der Versorgungsleitung (98)
und der Aufnahmekammer (200) verdrängt wird, während
die Luft aus der Aufnahmekammer (200) entlüftet wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Tintenflußweg
die Versorgungsleitung (98) und die Tintenaufnahmekam
mer (200) aufweist, wobei das Verfahren ferner den
Schritt des Entlüftens der Luft aus dem Tintenflußweg
aufweist, während die Tinte unter einem positiven Druck
in die Versorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer
(200) eingebracht wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem der Schritt des
Einbringens der Tinte unter einem positiven Druck in
die Versorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer
(200) das vollständige Füllen des Tintenflußwegs mit
einem ununterbrochenen Tintenvorrat aufweist.
7. Das Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem der Schritt des
Entlüftens der Luft aus dem Tintenflußweg das Zwingen
der Luft aus der Versorgungsleitung (98) aufweist, wo
bei die Tinte unter einem positiven Druck in die Ver
sorgungsleitung (98) eingebracht wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dein während des
Schritts des Entlüftens der Luft aus dem Tintenflußweg
ermöglicht ist, daß Luft die Aufnahmekammer (200) durch
ein Luftauslaßventil (222) verläßt, während die Versor
gungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200) mit der
Tinte gefüllt werden.
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, das nach
dem Schritt des Einbringens der Tinte unter einem posi
tiven Druck in die Versorgungsleitung (98) und die Ent
haltungskammer (200) den Schritt des nochmaligen Ein
führens der Tinte unter einem positiven Druck in die
Versorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200)
aufweist, um Luft zu entfernen, die in die Versorgungs
leitung (98) und die Aufnahmekammer (200) eindringt.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem der Schritt des
nochmaligen Einbringens der Tinte das Einbringen der
Tinte unter einem positiven Druck durch den Tintenfluß
weg (98, 200) als Reaktion auf ein vorbestimmtes Signal
aufweist.
11. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem der Schritt des
nochmaligen Einbringens der Tinte das Einbringen der
Tinte unter einem Druck in die Versorgungsleitung (98)
und die Aufnahmekammer (200) als Reaktion auf ein Si
gnal, das anzeigt, daß ein pneumatischer Verschluß in
dem Tintenflußweg (98, 200) vorliegt, aufweist.
12. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem der Schritt des
nochmaligen Einbringens der Tinte das Einbringen der
Tinte unter einem positiven Druck in die Versorgungs
leitung (98) und die Aufnahmekammer (200) zu periodi
schen vorbestimmten Zeitpunkten aufweist.
13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 12, bei dem
der Schritt des Beibehaltens des Gegendrucks an der
Tintenversorgungseinrichtung (10) das Plazieren der
Tintenversorgungseinrichtung (10) in einer ausreichend
geringeren Höhe als die Aufnahmekammer (200) aufweist,
so daß ein Gegendruck durch die Versorgungsleitung (98)
von der Tintenversorgungseinrichtung (10) zu der Tinte
in der Aufnahmekammer (200) ausgeübt wird.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 13, bei dem
der Schritt des Beibehaltens des Gegendrucks an der
Tintenversorgungseinrichtung (10) das Verwenden der
Pumpe (18) aufweist, um auf der Tinte in der Versor
gungsleitung (98) und der Aufnahmekammer (200) relativ
zu der Tinte in der Tintenversorgungseinrichtung (10)
einen negativen Druck beizubehalten.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem
der Schritt des Einbringens der Tinte unter einem po
sitiven Druck ferner das Einbringen der Tinte unter
einem positiven Druck in die Aufnahmekammer (200) auf
weist, während die Luft aus der Aufnahmekammer (200)
entlüftet wird, bis die Aufnahmekammer (200) vollstän
dig mit der Tinte gefüllt ist, und sich ein ununterbro
chener Tintenvorrat von der Tintenversorgungseinrich
tung (10) zu der Aufnahmekammer (200) erstreckt.
16. Verfahren des Zuführens von Tinte zu einem Tinten
strahlstift (11) und des Entfernens von Luft aus dem
Tintenflußweg (98, 200) mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Tintenstrahlstiftkörpers (11) mit einer Aufnahmekammer (200) zum Aufnehmen der Tinte und einem Druckkopf (230, 236), der Tinte durch eine Kapil larwirkung aus der Aufnahmekammer (200) zieht und die Tinte in Tröpfchen durch Öffnungen (240, 242) ausstößt;
Bereitstellen einer entfernten Tintenversorgungsein richtung (10), die nicht von dem Tintenstrahlstiftkör per getragen wird;
Bereitstellen einer flexiblen Versorgungsleitung (98) zwischen der Aufnahmekammer (200) und der Tintenversor gungseinrichtung (10), wobei während eines Druckens, wenn Tinte in Tröpfchen (250) aus dem Druckkopf ausge stoßen wird, die Tinte hydraulisch durch die Versor gungsleitung (98) von der Tintenversorgungseinrichtung (10) zu der Aufnahmekammer (200) gezogen wird;
Einbringen der Tinte unter einem positiven Druck von der entfernten Tintenversorgungseinrichtung (10) in die Versorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200), um die Versorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200) vollständig mit Tinte zu füllen, und um Luft vor dem Beginnen des Druckens aus dem Tintenflußweg zu ent fernen;
Entlüften der Luft aus zumindest entweder der Versor gungsleitung (98) oder der Aufnahmekammer (200), wäh rend die Tinte unter einem positiven Druck in die Ver sorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200) ein gebracht wird; und
nachfolgendes Beibehalten eines negativen Drucks an der Aufnahmekammer (200) relativ zu der Tintenversorgungs einrichtung (10) durch die Versorgungsleitung (98), so bald die Aufnahmekammer (200) vollständig gefüllt wur de, wobei der negative Druck ein Auslaufen der Tinte aus den Öffnungen (240, 242) verhindert.
Bereitstellen eines Tintenstrahlstiftkörpers (11) mit einer Aufnahmekammer (200) zum Aufnehmen der Tinte und einem Druckkopf (230, 236), der Tinte durch eine Kapil larwirkung aus der Aufnahmekammer (200) zieht und die Tinte in Tröpfchen durch Öffnungen (240, 242) ausstößt;
Bereitstellen einer entfernten Tintenversorgungsein richtung (10), die nicht von dem Tintenstrahlstiftkör per getragen wird;
Bereitstellen einer flexiblen Versorgungsleitung (98) zwischen der Aufnahmekammer (200) und der Tintenversor gungseinrichtung (10), wobei während eines Druckens, wenn Tinte in Tröpfchen (250) aus dem Druckkopf ausge stoßen wird, die Tinte hydraulisch durch die Versor gungsleitung (98) von der Tintenversorgungseinrichtung (10) zu der Aufnahmekammer (200) gezogen wird;
Einbringen der Tinte unter einem positiven Druck von der entfernten Tintenversorgungseinrichtung (10) in die Versorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200), um die Versorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200) vollständig mit Tinte zu füllen, und um Luft vor dem Beginnen des Druckens aus dem Tintenflußweg zu ent fernen;
Entlüften der Luft aus zumindest entweder der Versor gungsleitung (98) oder der Aufnahmekammer (200), wäh rend die Tinte unter einem positiven Druck in die Ver sorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200) ein gebracht wird; und
nachfolgendes Beibehalten eines negativen Drucks an der Aufnahmekammer (200) relativ zu der Tintenversorgungs einrichtung (10) durch die Versorgungsleitung (98), so bald die Aufnahmekammer (200) vollständig gefüllt wur de, wobei der negative Druck ein Auslaufen der Tinte aus den Öffnungen (240, 242) verhindert.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16, bei dem die Tinte hydrau
lisch aus der Tintenversorgungseinrichtung (10) durch
die Versorgungsleitung (98) und in die Aufnahmekammer
(200) gezogen wird, wenn Tinte während eines Druckens
aus den Öffnungen (240, 242) in dem Druckkopf (230,
236) ausgestoßen wird.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, das ferner den Schritt des
Unterbrechens des Druckens und des Spülens der Versor
gungsleitung (98) und der Aufnahmekammer (200) mit der
Tinte aufweist, indem die Tinte unter einem Druck aus
der Tintenversorgungseinrichtung (10) in die Versor
gungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200) und aus
den Öffnungen (240, 242) eingebracht wird.
19. Verfahren des Zuführens von Tinte für einen Tinten
strahldrucker mit einer Anschlußstation (26) mit einem
Pumpenbetätigungsglied (30) und einem Fluideinlaß (28),
der mit einer Versorgungsleitung (98) gekoppelt ist, um
die Tinte zu einem beweglichen Druckkopf (230, 236) zu
liefern, wobei das Verfahren folgende Schritte auf
weist:
Bereitstellen einer austauschbaren Tintenversorgungs einrichtung (10), die ein Chassis (16), einen Behälter (14), der eine Tintenmenge enthält und mit dem Chassis (16) gekoppelt ist, einen Fluidauslaß (28), der an dem Chassis (16) angebracht ist, eine Pumpe (18), die an dem Chassis (16) angebracht ist und eine Kammer (36) mit variablem Volumen aufweist, einen Pumpeneinlaß (38) in einer Fluidverbindung mit dem Behälter (14) und der Kammer (36) mit variablem Volumen, einen Pumpenauslaß (40) in einer Fluidverbindung mit der Kammer (36) mit variablem Volumen und einem Auslaß (28) und ein Ventil (42) aufweist, das in dem Pumpeneinlaß (38) positio niert ist, um einen Tintenfluß in die Kammer (36) mit variablem Volumen zu ermöglichen, und um den Tintenfluß von der Kammer (36) mit variablem Volumen zu dem Behäl ter (14) zu begrenzen;
Bereitstellen eines Tintenstrahlstifts (11), der eine Tintenaufnahmekammer (200) in einer direkten Fluidver bindung durch die Versorgungsleitung (98) mit dem Fluidauslaß (28) aufweist, wobei ein Druckkopf (230, 236) des Tintenstrahlstifts (11) eine Mehrzahl von Öff nungen (246) mit zugeordneten Abschußkammern (243) in einer Fluidverbindung durch kapillare Versorgungslei tungen (241) mit der Tintenaufnahmekammer (200) auf weist, wobei Tinte durch eine Kapillarwirkung von der Tintenaufnahmekammer (200) in die Abschußkammern (243) gezogen wird, wenn Tinte in Tröpfchen (250) durch die Druckkopföffnungen (246) ausgestoßen wird;
Bereitstellen eines Auslaßventils (222), das Luft aus der Tintenaufnahmekammer (200) entlüftet;
Einfügen einer austauschbaren Tintenversorgungseinrich tung (10) in eine Anschlußposition in der Anschlußsta tion (26), wobei der Fluidauslaß des Chassis (16) in einer Fluidverbindung mit dem Pumpenauslaß (40) ist;
Ausdehnen der Kammer (36) mit variablem Volumen der Pumpe (18), um die Tinte aus dem Behälter (14) in die Pumpe (18) zu ziehen;
nachfolgendes Reduzieren des Volumens der Kammer (36) mit variablem Volumen, um die Tinte aus der Pumpe (18) in den Fluidauslaß (40) und die Versorgungsleitung (98) auszustoßen, bis die Tintenaufnahmekammer (200) mit der Tinte gefüllt ist und die gesamte Luft in der Versor gungsleitung (98) und der Tintenaufnahmekammer (200) aus dem Absperrventil (222) entlüftet ist; und
Ausstoßen von Tintentröpfchen (250) aus den Abschußkam mern (243) des Druckkopfs (230, 236), um das Tintenvo lumen in der Tintenaufnahmekammer (200) zu reduzieren, was Tinte durch eine Kapillarwirkung in die Abschußkam mer (243) zieht, was durch eine ununterbrochene durch gehende Flüssigkeitslinie von Tinte aus der Tintenver sorgungseinrichtung (10) zu der Versorgungsleitung (98) in die Aufnahmekammer (200) und die Abschußkammer (243) wiederum Tinte in die Aufnahmekammer (200) zieht.
Bereitstellen einer austauschbaren Tintenversorgungs einrichtung (10), die ein Chassis (16), einen Behälter (14), der eine Tintenmenge enthält und mit dem Chassis (16) gekoppelt ist, einen Fluidauslaß (28), der an dem Chassis (16) angebracht ist, eine Pumpe (18), die an dem Chassis (16) angebracht ist und eine Kammer (36) mit variablem Volumen aufweist, einen Pumpeneinlaß (38) in einer Fluidverbindung mit dem Behälter (14) und der Kammer (36) mit variablem Volumen, einen Pumpenauslaß (40) in einer Fluidverbindung mit der Kammer (36) mit variablem Volumen und einem Auslaß (28) und ein Ventil (42) aufweist, das in dem Pumpeneinlaß (38) positio niert ist, um einen Tintenfluß in die Kammer (36) mit variablem Volumen zu ermöglichen, und um den Tintenfluß von der Kammer (36) mit variablem Volumen zu dem Behäl ter (14) zu begrenzen;
Bereitstellen eines Tintenstrahlstifts (11), der eine Tintenaufnahmekammer (200) in einer direkten Fluidver bindung durch die Versorgungsleitung (98) mit dem Fluidauslaß (28) aufweist, wobei ein Druckkopf (230, 236) des Tintenstrahlstifts (11) eine Mehrzahl von Öff nungen (246) mit zugeordneten Abschußkammern (243) in einer Fluidverbindung durch kapillare Versorgungslei tungen (241) mit der Tintenaufnahmekammer (200) auf weist, wobei Tinte durch eine Kapillarwirkung von der Tintenaufnahmekammer (200) in die Abschußkammern (243) gezogen wird, wenn Tinte in Tröpfchen (250) durch die Druckkopföffnungen (246) ausgestoßen wird;
Bereitstellen eines Auslaßventils (222), das Luft aus der Tintenaufnahmekammer (200) entlüftet;
Einfügen einer austauschbaren Tintenversorgungseinrich tung (10) in eine Anschlußposition in der Anschlußsta tion (26), wobei der Fluidauslaß des Chassis (16) in einer Fluidverbindung mit dem Pumpenauslaß (40) ist;
Ausdehnen der Kammer (36) mit variablem Volumen der Pumpe (18), um die Tinte aus dem Behälter (14) in die Pumpe (18) zu ziehen;
nachfolgendes Reduzieren des Volumens der Kammer (36) mit variablem Volumen, um die Tinte aus der Pumpe (18) in den Fluidauslaß (40) und die Versorgungsleitung (98) auszustoßen, bis die Tintenaufnahmekammer (200) mit der Tinte gefüllt ist und die gesamte Luft in der Versor gungsleitung (98) und der Tintenaufnahmekammer (200) aus dem Absperrventil (222) entlüftet ist; und
Ausstoßen von Tintentröpfchen (250) aus den Abschußkam mern (243) des Druckkopfs (230, 236), um das Tintenvo lumen in der Tintenaufnahmekammer (200) zu reduzieren, was Tinte durch eine Kapillarwirkung in die Abschußkam mer (243) zieht, was durch eine ununterbrochene durch gehende Flüssigkeitslinie von Tinte aus der Tintenver sorgungseinrichtung (10) zu der Versorgungsleitung (98) in die Aufnahmekammer (200) und die Abschußkammer (243) wiederum Tinte in die Aufnahmekammer (200) zieht.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, das ferner den Schritt des
Positionierens der Tintenversorgung (10) in einer der
art ausreichend geringeren Höhe relativ zu den Abschuß
kammern (243) des Druckkopfs aufweist, daß während des
Druckens ein relativ negativer Druck durch die Versor
gungsleitung (98) auf die Tinte in der Tintenaufnahme
kammer (200) relativ zu der Tinte in der Tintenversor
gungseinrichtung (10) ausgeübt wird, um ein Auslaufen
von Tinte aus den Öffnungen (240, 242) zu verhindern.
21. Vorrichtung zum Entfernen von Luft aus einem Tinten
strahlstift (10) mit folgenden Merkmalen:
einer Tintenaufnahmekammer (200) in dem Tintenstrahl stift (11), wobei die Tintenaufnahmekammer (200) einen Druckkopf (230, 236) mit einer Tintenstrahlöffnung (246) aufweist, wobei die Tintenstrahlöffnung (246) durch eine kapillare Versorgungsleitung (241) von der Tintenaufnahmekammer (200) in einer Fluidverbindung mit der Aufnahmekammer (200) ist, und wobei die Tinten strahlöffnung (246) mit einem Tröpfchengenerator gekop pelt ist, der eine Abschußkammer (243) aufweist, in die die Tinte durch die kapillare Versorgungsleitung (98) durch eine Kapillarwirkung gezogen wird, wenn ein Tröpfchen (250) durch den Tröpfchengenerator durch die Öffnung (246) abgeschossen wird;
einem Behälter (14), der nicht durch den Tintenstrahl stift (11) getragen wird, zum Aufnehmen eines Tinten vorrats;
einer Versorgungsleitung (98) zwischen dem Behälter (14) und der Aufnahmekammer (200), die in Kombination mit der Tintenaufnahmekammer (200) einen ununterbroche nen Tintenflußweg zu der Abschußkammer (243) aufweist;
einer Pumpe (18) in Verbindung mit dem Behälter (14) und der Versorgungsleitung (98), wobei die Pumpe (18) einen Einlaß (38) von dem Behälter (14) und einen Aus laß (40) zu der Versorgungsleitung (98) aufweist; und
einem Luftauslaßventil (222), das Luft von dem Tinten flußweg entlüftet, wenn ein Luftdruck in der Aufnahme kammer (200) während einer Bewegung der Tinte durch den Tintenflußweg einen vorbestimmten Wert überschreitet.
einer Tintenaufnahmekammer (200) in dem Tintenstrahl stift (11), wobei die Tintenaufnahmekammer (200) einen Druckkopf (230, 236) mit einer Tintenstrahlöffnung (246) aufweist, wobei die Tintenstrahlöffnung (246) durch eine kapillare Versorgungsleitung (241) von der Tintenaufnahmekammer (200) in einer Fluidverbindung mit der Aufnahmekammer (200) ist, und wobei die Tinten strahlöffnung (246) mit einem Tröpfchengenerator gekop pelt ist, der eine Abschußkammer (243) aufweist, in die die Tinte durch die kapillare Versorgungsleitung (98) durch eine Kapillarwirkung gezogen wird, wenn ein Tröpfchen (250) durch den Tröpfchengenerator durch die Öffnung (246) abgeschossen wird;
einem Behälter (14), der nicht durch den Tintenstrahl stift (11) getragen wird, zum Aufnehmen eines Tinten vorrats;
einer Versorgungsleitung (98) zwischen dem Behälter (14) und der Aufnahmekammer (200), die in Kombination mit der Tintenaufnahmekammer (200) einen ununterbroche nen Tintenflußweg zu der Abschußkammer (243) aufweist;
einer Pumpe (18) in Verbindung mit dem Behälter (14) und der Versorgungsleitung (98), wobei die Pumpe (18) einen Einlaß (38) von dem Behälter (14) und einen Aus laß (40) zu der Versorgungsleitung (98) aufweist; und
einem Luftauslaßventil (222), das Luft von dem Tinten flußweg entlüftet, wenn ein Luftdruck in der Aufnahme kammer (200) während einer Bewegung der Tinte durch den Tintenflußweg einen vorbestimmten Wert überschreitet.
22. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, bei der der Tintenstift
(11) eine einzelne Aufnahmekammer (200) in einer direk
ten Fluidverbindung mit dem Behälter (14) durch die
Versorgungsleitung (98) ohne ein Reglerventil zwischen
dem Behälter (14) und der Aufnahmekammer (200) auf
weist.
23. Tintenstrahldrucker mit folgenden Merkmalen:
einem Chassis (16);
einem Anschlußfach (26) mit einem Pumpenbetätigungs glied (30) und einem Fluideinlaß (28), der mit einer Versorgungsleitung (98) gekoppelt ist;
einem Tintenstrahlstift (11), der eine Tintenaufnahme kammer (200) mit einem Druckkopf (230, 236), der eine Öffnung (246) aufweist, die mit einem Tröpfchengenera tor zum Ausstoßen von Tintentröpfchen (250) durch die Öffnung (240, 242) gekoppelt ist, aufweist, wobei die Öffnung (240, 242) mit einer Abschußkammer (243) in Verbindung ist, welche wiederum durch eine kapillare Versorgungsleitung (98) mit der Aufnahmekammer (200) in Verbindung ist;
einem Behälter (14), der mit dem Chassis (16) gekoppelt ist, zum Aufnehmen einer Tintenmenge;
einer flexiblen Versorgungsleitung (98) zwischen dem Behälter (14) und der Aufnahmekammer (200), die einen ununterbrochenen Fluidkanal von der Tintenversorgungs einrichtung (10) zu der Abschußkammer (243) bildet, derart, daß Tinte durch eine Kapillarwirkung in die Ab schußkammer (243) gezogen wird, während die Tinten tröpfchen (250) durch die Öffnung (246) ausgestoßen werden, was wiederum Tinte aus der Versorgungsleitung (98) in die Aufnahmekammer (200) zieht, ohne durch ei nen Druckregler zu laufen;
wobei sich der Behälter (14) in einer ausreichend ge ringeren Höhe als die Abschußkammer (243) befindet, um durch die Versorgungsleitung (98) einen negativen Druck auf die Tinte in der Aufnahmekammer (200) relativ zu der Tinte in dem Behälter (14) einzurichten, um ein Auslaufen von Tinte aus der Öffnung (240, 242) zu ver hindern, wenn der Behälter (14), die Versorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200) Tinte enthalten;
einem Fluidauslaß (40) von dem Behälter (14), der mit dem Fluideinlaß (20) in dem Chassis (16) gekoppelt ist und eine Fluidverbindung mit demselben einrichtet, wenn die Tintenversorgung (10) in einer angeschlossenen Po sition ist und die Versorgungsleitung (98) durch den Fluidauslaß (40) in Verbindung mit dem Behälter (14) ist;
eine Pumpe (18) mit variablem Volumen, die an dem Chas sis (16) angebracht ist, wobei die Pumpe (18) eine Pum penkammer (36) in einer Fluidverbindung mit dem Behäl ter (14) und dem Fluidauslaß (40) aufweist, und wobei die Pumpenkammer (36) durch ein Einwegventil (42), das ausschließlich ermöglicht, daß Tinte von dem Behälter (14) zu der Pumpenkammer (36) fließt, mit dem Behälter (14) verbunden ist;
wobei die Pumpe (18) durch das Betätigungsglied (30) betätigbar ist, wenn die Tintenversorgungseinrichtung (10) in der angeschlossenen Position ist, um ein Pum penkammervolumen zu erhöhen und Tinte aus dem Behälter (14) durch das Einwegventil (42) zu ziehen, und dann nachfolgend durch das Reduzieren des Pumpenkammervolu mens die Tinte unter einem positiven Druck durch den Fluidauslaß (40) zu der Versorgungsleitung (98) und der Aufnahmekammer (200) zu leiten.
einem Chassis (16);
einem Anschlußfach (26) mit einem Pumpenbetätigungs glied (30) und einem Fluideinlaß (28), der mit einer Versorgungsleitung (98) gekoppelt ist;
einem Tintenstrahlstift (11), der eine Tintenaufnahme kammer (200) mit einem Druckkopf (230, 236), der eine Öffnung (246) aufweist, die mit einem Tröpfchengenera tor zum Ausstoßen von Tintentröpfchen (250) durch die Öffnung (240, 242) gekoppelt ist, aufweist, wobei die Öffnung (240, 242) mit einer Abschußkammer (243) in Verbindung ist, welche wiederum durch eine kapillare Versorgungsleitung (98) mit der Aufnahmekammer (200) in Verbindung ist;
einem Behälter (14), der mit dem Chassis (16) gekoppelt ist, zum Aufnehmen einer Tintenmenge;
einer flexiblen Versorgungsleitung (98) zwischen dem Behälter (14) und der Aufnahmekammer (200), die einen ununterbrochenen Fluidkanal von der Tintenversorgungs einrichtung (10) zu der Abschußkammer (243) bildet, derart, daß Tinte durch eine Kapillarwirkung in die Ab schußkammer (243) gezogen wird, während die Tinten tröpfchen (250) durch die Öffnung (246) ausgestoßen werden, was wiederum Tinte aus der Versorgungsleitung (98) in die Aufnahmekammer (200) zieht, ohne durch ei nen Druckregler zu laufen;
wobei sich der Behälter (14) in einer ausreichend ge ringeren Höhe als die Abschußkammer (243) befindet, um durch die Versorgungsleitung (98) einen negativen Druck auf die Tinte in der Aufnahmekammer (200) relativ zu der Tinte in dem Behälter (14) einzurichten, um ein Auslaufen von Tinte aus der Öffnung (240, 242) zu ver hindern, wenn der Behälter (14), die Versorgungsleitung (98) und die Aufnahmekammer (200) Tinte enthalten;
einem Fluidauslaß (40) von dem Behälter (14), der mit dem Fluideinlaß (20) in dem Chassis (16) gekoppelt ist und eine Fluidverbindung mit demselben einrichtet, wenn die Tintenversorgung (10) in einer angeschlossenen Po sition ist und die Versorgungsleitung (98) durch den Fluidauslaß (40) in Verbindung mit dem Behälter (14) ist;
eine Pumpe (18) mit variablem Volumen, die an dem Chas sis (16) angebracht ist, wobei die Pumpe (18) eine Pum penkammer (36) in einer Fluidverbindung mit dem Behäl ter (14) und dem Fluidauslaß (40) aufweist, und wobei die Pumpenkammer (36) durch ein Einwegventil (42), das ausschließlich ermöglicht, daß Tinte von dem Behälter (14) zu der Pumpenkammer (36) fließt, mit dem Behälter (14) verbunden ist;
wobei die Pumpe (18) durch das Betätigungsglied (30) betätigbar ist, wenn die Tintenversorgungseinrichtung (10) in der angeschlossenen Position ist, um ein Pum penkammervolumen zu erhöhen und Tinte aus dem Behälter (14) durch das Einwegventil (42) zu ziehen, und dann nachfolgend durch das Reduzieren des Pumpenkammervolu mens die Tinte unter einem positiven Druck durch den Fluidauslaß (40) zu der Versorgungsleitung (98) und der Aufnahmekammer (200) zu leiten.
24. Tintenstrahldrucker gemäß Anspruch 23, der ferner ein
Luftauslaßventil (222) aufweist, das in Verbindung mit
der Aufnahmekammer (200) ist und durch das Luft aus der
Aufnahmekammer (200) ausgestoßen wird, wenn sich die
Kammer mit Tinte füllt.
25. Tintenstrahldrucker gemäß Anspruch 23, der ferner ein
Luftauslaßventil (222) aufweist, das in Verbindung mit
der Versorgungsleitung (98) ist und durch das Luft aus
der Versorgungsleitung (98) ausgestoßen wird, wenn die
Versorgungsleitung sich mit Tinte füllt.
26. Tintenstrahldrucker gemäß einem der Ansprüche 23 bis
25, bei dem der Tintenstrahlstift (11) eine einzelne
Aufnahmekammer (200) aufweist, wobei die Kammer direkt
mit der Versorgungsleitung (98) in Verbindung ist.
27. Tintenstrahlstift gemäß Anspruch 23, der ferner eine
Versorgungsleitungs-Verschlußeinrichtung (58) aufweist,
die aktiviert wird, wenn der Tintenstrahldrucker inak
tiv ist, um die Versorgungsleitung (98) zu verschließen
und ein Auslaufen von Tinte aus den Öffnungen (240,
242) zu verhindern.
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