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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenkartusche sowie eine Verbindungseinheit
zum Zuleiten von Tinte zu einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf,
der als Antwort auf ein Drucksignal Tintentröpfchen ausstrahlt.
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Stand der Technik
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In
einer Aufzeichnungsvorrichtung der Art, in welcher Tinte einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf aus
einer Tintenkartusche zugeleitet wird, die abnehmbar an einem Laufwagen
angebracht ist, an dem sich der Aufzeichnungskopf befindet, ist
die Kartusche so aufgebaut, dass die Tinte in einem flexiblen Tintenbeutel
eingefüllt
ist und der Tintenbeutel in einem harten Gehäuse untergebracht ist, wie
es beispielsweise im Europäischen
Patent 0 562 717 offenbart ist.
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Da
die so aufgebaute Tintenkartusche kein poröses Element hat, kann die Tintenkartusche
das Behältervolumen
der Tintenkartusche effizient ausnutzen, um eine große Menge
an Tinte unterzubringen, so dass das Verhältnis der Tintenmenge zum Behältervolumen
verglichen mit einer Tintenkartusche verbessert ist, bei der die
Tinte in einem porösen
Element imprägniert
ist.
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Da
die Tinte nicht unter einer Kapillarkraft des porösen Elements
gehalten wird, wirkt aber eine Flüssigkeitssäule der aufgenommenen Tinte
direkt auf den Aufzeichnungskopf, um den Tintendruck auf den Aufzeichnungskopf
abhängig
von einer Veränderung
in der Tintenmenge zu verändern.
Außerdem wirkt eine
Druckfluktuation auf den Aufzeichnungskopf, die durch die Bewegung
der Tinte aufgrund der Hin- und Herbewegung des Laufwagens verursacht wird.
Demzufolge vermindert sich die Druckqualität.
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EP 0 803 364 B1 offenbart
ein Tintennachfüllverfahren
für eine
Tintenstrahlkartusche, eine dieses Verfahren verwendende Aufzeichnungsvorrichtung
sowie einen Tintenbehälter.
Eine Kopfkartusche ist mit einem Nachfülltank nur dann verbunden,
wenn Tinte hin zu einer Tintenreservekammer nachgefüllt wird.
Nach dem Beenden der Nachfüllung
wird die Kopfkartusche von dem Nachfülltank getrennt. Das Innere
der Kopfkartusche kommuniziert stets mit der Atmosphäre über eine
Verbindungsöffnung,
unabhängig
davon, ob die Kopfkartusche mit dem Nachfülltank verbunden ist oder nicht.
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Demzufolge
ist es ein erstes Ziel der Erfindung, eine Tintenkartusche zu schaffen,
die Tinte einem Aufzeichnungskopf bei einem Druck zuleiten kann,
der so konstant wie möglich
ist, unabhängig von
der Veränderung
in der Tintenmenge und der Bewegung eines Laufwagens.
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Es
ist ein zweites Ziel der Erfindung, eine Verbindungseinheit zu schaffen,
die eine Tintenkartusche mit einem Aufzeichnungskopf verbindet und
die Tinte einem Aufzeichnungskopf bei einem Druck zuleiten kann,
der so konstant wie möglich
ist, unabhängig
von einer Veränderung
in der Tintenmenge und der Bewegung eines Laufwagens.
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Eine
Tintenkartusche für
eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs
6 auf.
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Eine
Verbindungseinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung weist die Merkmale des Anspruchs 17 auf.
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Bevorzugte
Merkmale sind-in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf den Gegenstand der folgenden
japanischen Patentanmeldungen:
- 2000-37410 (angemeldet am
16. Februar 2000);
- 2000-85989 (angemeldet am 27. März 2000);
- 2000-85791 (angemeldet am 27. März 2000);
- 2000-86007 (angemeldet am 27. März 2000);
- 2000-92802 (angemeldet am 30. März 2000);
- 2000-229167 (angemeldet am 28. Juli 2000);
- 2000-228542 (angemeldet am 28. Juli 2000); und
- 2000-229166 (angemeldet am 28. Juli 2000).
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Einige
Ausführungsformen
von Tintenkartuschen und Verbindungseinheiten werden nun mit Bezug
auf die Zeichnungen beschrieben. Hiervon zeigen die 4 bis 10 und 26A bis 42B Ausführungsformen
der Erfindung.
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1 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Tintenkartusche veranschaulicht
(nicht Teil der vorliegenden Erfindung).
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2A und 2B sind
Ansichten, die in einer Vergrößerung einen
geschlossenen bzw. einen offenen Ventilzustand eines Differentialdruck-Ventilmechanismus
zeigen, der ein System zur Erzeugung eines Unterdrucks der Tintenkartusche
bildet.
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3 ist
eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, wo die Tintenkartusche
an einem Laufwagen angebracht ist.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der Tintenkartusche
der Erfindung veranschaulicht.
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5 ist
eine Querschnittsansicht der Tintenkartusche.
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6 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der Tintenkartusche.
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7A und 7B sind
Ansichten, die veranschaulichen, wie Tinte in dem Differentialdruck-Ventilmechanismus
strömt,
der das System zur Erzeugung des Unterdrucks der Tintenkartusche bildet.
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8 ist
eine Ansicht, die eine Struktur im Querschnitt des Differentialdruck-Ventilmechanismus
veranschaulicht und wie die Tinte strömt.
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9 ist
eine teilweise Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Verbindungseinheit
veranschaulicht.
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10 ist
eine teilweise Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht,
wo die Tintenkartusche an der Verbindungseinheit angebracht ist.
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11 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel der Tintenkartusche veranschaulicht,
das nicht Teil der Erfindung ist.
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12 ist
eine Querschnittsansicht des einen Beispiels der Tintenkartusche
der 11.
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13 ist
eine teilweise Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Verbindungseinheit
veranschaulicht, die für
die Tintenkartusche der 12 geeignet
ist.
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14 ist
eine teilweise Querschnittsansicht, die einen Zustand veranschaulicht,
wo die Tintenkartusche an der Verbindungseinheit angebracht ist.
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15 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Verbindungseinheit zum Verbinden
der Tintenkartusche mit einem Aufzeichnungskopf veranschaulicht.
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16 ist
eine Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht, wo die Tintenkartusche
an der Verbindungseinheit angebracht ist.
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17A und 17B sind
Ansichten, die ein Beispiel eines Deckelsystems zeigen.
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18A und 18B sind
Ansichten, die einen bedeckten Zustand zeigen, wenn Tinte eingesaugt
wird, bzw. einen Ruhezustand.
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19A und 19B sind
Ansichten, die ein Beispiel eines Abdecksystems oder Deckelsystems
in einem Zustand zeigen, wo Tinte eingesaugt wird, bzw. in einem
Ruhezustand.
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20 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Tintenkartusche
zeigt, das nicht Teil der Erfindung ist.
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21 ist
eine Querschnittsansicht, die das eine Beispiel der Tintenkartusche
veranschaulicht.
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22 ist
eine perspektivische Explosionsansicht des einen Beispiels der Tintenkartusche.
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23A und 23B sind
Ansichten, die veranschaulichen, wie Tinte in einem System zur Erzeugung
des Unterdrucks der Tintenkartusche jeweils strömt.
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24A und 24B sind
eine Frontansicht bzw. eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der
Verbindungseinheit zeigen.
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25A, 25B und 25C sind Ansichten, die einen Zustand zeigen,
wo die Tintenkartusche an der Verbindungseinheit angebracht ist,
einen Tinteneinspritzvorgang bzw. eine Struktur der Endspitze einer
Spritze.
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26A und 26B sind
Ansichten, die ein Beispiel einer Tintenkartusche der Erfindung
veranschaulichen, und einen konkaven Bereich der Tintenkartusche
in einer Vergrößerung.
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27 ist
eine Ansicht, die eine Struktur der rückwärtigen Fläche des einen Beispiels der
Tintenkartusche veranschaulicht.
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28 ist
eine Ansicht, die eine Querschnittsstruktur des einen Beispiels
der Tintenkartusche veranschaulicht.
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29A und 29B sind
Ansichten, die ein Beispiel eines Ventilstopfens für die Verwendung in
der Tintenkartusche jeweils veranschaulichen.
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30 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Beispiel der Verbindungseinheit
in der Aufzeichnungseinheit zeigt, an welcher die Tintenkartusche
angebracht ist.
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31 ist
eine Ansicht, die eine Querschnittsstruktur des einen Beispiels
der Verbindungseinheit zeigt.
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32 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Zustand zeigt, wo die Tintenkartusche
an der Verbindungseinheit angebracht ist.
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33A und 33B sind
Querschnittsansichten, die in der Vergrößerung den Zustand der Ventilstopfen
in einer Atmosphärenverbindungsendverbindung
bzw. eine Tintenzuleiteöffnung
zeigen, in welche die Tintenkartusche an der Verbindungseinheit
angebracht ist.
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34A und 34B sind
Ansichten, die typischerweise die Struktur eines Durchflusskanals
in einem Zustand zeigen, wo die Tintenkartusche nicht an der Verbindungseinheit
angebracht ist, bzw. in einem Zustand, wo die Tintenkartusche an
der Verbindungseinheit angebracht ist.
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35A, 35B und 35C sind perspektivische Ansichten, die die Tintenzuleiteöffnung explodiert
bzw. in der Vergrößerung zeigen.
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36A und 36B sind
Ansichten, die einen Zustand veranschaulichen, wo die Tintenkartusche
herausgezogen ist, bzw. einen Zustand der Tintenzuleiteöffnung in
einem Vorgang, wo die Tintenkartusche angebracht wird.
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37 ist
eine Ansicht, die zeigt, wie Tinte in der Verbindungseinheit und
der Tintenkartusche verbraucht wird.
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38 ist
eine Ansicht, die zeigt, wie Tinte verbraucht wird, und zwar in
einem anderen Beispiel der Verbindungseinheit.
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39 ist
eine Konfigurationsansicht, die ein weiteres Anwendungsbeispiel
der Verbindungseinheit zeigt.
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40 ist
eine Ansicht, die ein Beispiel einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung
veranschaulicht, welche die Tintenkartusche und die Verbindungseinheit
verwendet.
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41A, 41B und 41C sind eine perspektivische Ansicht eines Beispiels
eines Kartuschenaustauschmechanismus der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung
bzw. Ansichten, die einen angebrachten und einen herausgezogenen
Zustand zeigen.
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42A und 42B sind
Ansichten, die ein Beispiel der Tintenkartusche zeigen, das für die Aufzeichnungsvorrichtung
jeweils geeignet ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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1 zeigt
ein erstes Beispiel einer Tintenkartusche, das nicht Teil der vorliegenden
Erfindung ist. Ein hartes Gehäuse 2,
das die Tintenkartusche 1 bildet, beinhaltet eine Tintenspeicherkammer 3 zum Aufbewahren
von Tinte, die in einem flexiblen Tintenbeutel 6 eingefüllt ist.
Das harte Gehäuse 2 ist
mit einer Tintenzuleiteöffnung 4 ausgebildet,
mit einer Tintenzuleitenadel 22 (siehe 3)
eines Laufwagens am unteren Ende in Eingriff gebracht werden kann. Zwischen
der Tintenspeicherkammer 3 und der Tintenzuleiteöffnung 4 ist
ein Differentialdruck-Ventilmechanismus 5,
der ein System zur Erzeugung eines Unterdrucks bildet, so angeordnet,
dass eine Tintendurchflussöffnung 7 des
Tintenbeutels 6 über
diesen Differentialdruck-Ventilmechanismus 5 mit der Tintenzuleiteöffnung 4 in
Verbindung steht.
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Der
Tintenbeutel 6 ist aus einer Aluminiumfolie gebildet, die
eine tintendichte Eigenschaft in einer inneren Fläche hat
und mit einer Hochpolymerschicht ausgebildet ist. Der Tintenbeutel 6 wird
zuvor an seinen beiden Seiten verbogen, um gleichförmig abgeflacht
zu werden, und zwar abhängig
von der Abnahme der Menge der darin untergebrachten Tinte. Der Tintenbeutel 6 ist
durch ein Verschlusselement 8 mit der Tintendurchflussöffnung 7 dicht
verschlossen. Durch einen Druckverminderungsvorgang erhaltene entgaste
Tinte befindet sich in dem Tintenbeutel 9.
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Der
Differentialdruck-Ventilmechanismus 5 ist so aufgebaut,
dass ein Ventilsitzausbildeelement 10, das mit Tintendurchflussöffnungen 9 und
einem Ventilsitz 10a ausgebildet ist, auf der stromaufwärtigen Seite
angeordnet ist, und ein Membranventil 12, das mit einer
Durchflussöffnung 11 ausgebildet
ist, auf der stromabwärtigen
Seite angeordnet ist, so dass es stets in Richtung des Ventilsitzausbildeelements
gezwungen wird, wie es in 2A dargestellt ist.
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Die
Elastizität
des Membranventils 12 ist so eingestellt, dass, wenn der
Druck der Tinte in der Tintenzuleiteöffnung 4 abnimmt auf
einen vorbestimmten Wert, das Membranventil 12 in der Zeichnung nach
unten hin ausgelenkt wird, so dass es von dem Ventilsitzausbildeelement 10 getrennt
wird, um dadurch die Tintendurchflussöffnung 11 zu öffnen, wie es
in 2B dargestellt ist. In 1 bezeichnet
die Bezugsziffer 13 ein Dichtungselement, das an der Endspitze
der Tintenzuleiteöffnung 4 vorgesehen
ist, und die Bezugsziffer 14 bezeichnet einen Abdichtfilm,
durch welchen hindurch eine Tintenzuleitenadel stechen kann.
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In
diesem Beispiel wird die Tintenzuleitenadel 22 in Verbindung
mit dem Aufzeichnungskopf 21, der an einem Laufwagen 20 angebracht
ist, in die Tintenzuleiteöffnung 4 der
Tintenkartusche 1 eingesetzt, wie es in 3 dargestellt
ist. Anschließend,
wenn der Aufzeichnungskopf 21 durch ein Deckelsystem dicht
verschlossen wird und ein Unterdruck auf den Aufzeichnungskopf 21 aufgebracht
wird, wird das Membranventil 12 von dem Ventilsitz 10a getrennt, wie
es in 2B dargestellt ist, so dass
Tinte in dem Tintenbeutel 6 durch einen Tinteneinführkanal 23 in den
Aufzeichnungskopf 21 strömt.
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Wenn
der Aufzeichnungskopf 21 auf diese Art und Weise vollständig mit
Tinte befüllt
worden ist, nimmt der Unterdruck in der Tintenzuleiteöffnung 4 ab,
so dass das Membranventil 12 in Kontakt mit dem Ventilsitz 10a gelangt,
und zwar aufgrund seiner Elastizität, um dadurch einen Tintendurchflusskanal zwischen
dem Tintenbeutel 6 und dem Aufzeichnungskopf 21 zu
schließen,
wie es in 2A dargestellt ist.
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Wenn
der Druckvorgang gestartet wird, wird die Tinte durch den Aufzeichnungskopf 21 verbraucht.
In diesem Zustand wird, da der Tintendurchflusskanal zwischen dem
Tintenbeutel 6 und dem Aufzeichnungskopf 21 durch
das Membranventil 12 verschlossen ist, der Aufzeichnungskopf 21 nicht nachteilig
durch Druckveränderungen
aufgrund der Bewegung der Tinte in dem Tintenbeutel 6 beeinträchtigt,
verursacht durch die Hin- und
Herbewegung des Laufwagens 20.
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Wenn
die Tinte in einer Ventilkammer 15, die auch als ein Tintenreservebereich
dient, auf diese Art und Weise verbraucht wird und der Unterdruck
in der Tintenzuleiteöffnung 4 zunimmt,
wird das Membranventil 12 abwärts in der Zeichnung bewegt,
so dass es sich von dem Ventilsitz 10a trennt. Als Ergebnis strömt die Tinte
in dem Tintenbeutel 6 in den Tintenaufzeichnungskopf 21.
Wenn die Tinte in die Ventilkammer 15 um eine Menge strömt entsprechend
der durch die Aufzeichnung verbrauchten Tinte, wird der Unterdruck
in der Tintenzuleiteöffnung 4 vermindert, so
dass das Membranventil in Kontakt mit dem Ventilsitz 10a wiederum
gelangt.
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Durch
Wiederholen des obigen Vorgangs wird die Tinte in dem Tintenbeutel 6 zu
geeigneten Zeitpunkten in den Aufzeichnungskopf 21 geleitet. Die
Menge der Tinte in dem Tintenbeutel 6, die über das
Membranventil 12 in den Aufzeichnungskopf 21 zuzuleiten
ist, d.h. der Wassersäulenwert
der Tinte, wirkt nicht direkt auf den Aufzeichnungskopf 21.
Daher verändert
die Veränderung
in der Tintenmenge nicht die Druckqualität.
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So
ist die Tinte in dem Tintenbeutel 6 in einem Verbindungszustand
mit dem Aufzeichnungskopf 21 nur während des Aufzeichnungsvorgangs platziert.
Der Tintenbeutel 6 ist in Verbindung mit der Atmosphäre über das
Membranventil 12 und die Düsenöffnungen des Aufzeichnungskopfs 21 während des
Aufzeichnungsvorgangs, und der Tintenbeutel 6 leitet die
Tinte in einer Menge in Übereinstimmung mit
einer Menge der Tinte, die von dem Aufzeichnungskopf 21 verbraucht
wird, und zwar dank der Elastizität des Tintenbeutels 6.
Andererseits ist, weil das Membranventil 12 in einem Nichtdruckzustand geschlossen
ist, der Tintenbeutel 6 von der Außenluft isoliert, um zu verhindern,
dass das Tintenlösungsmittel
sich verflüchtigt
oder die Atmosphäre
in den Beutel 6 eindringt. Demzufolge kann die Entgasungsrate
der Tinte für
die lange Zeit beibehalten werden.
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Wenn
die Tinte durch Aufzeichnen verbraucht wird und die Menge der Tinte
in dem Tintenbeutel 6 sich vermindert, wird der Tintenbeutel 6,
der den atmosphärischen
Druck aufnimmt, nach und nach gemäß der Faltenneigung abgeflacht,
bis alle Tinte des Tintenbeutels 6 dem Aufzeichnungskopf 21 zugeleitet
worden ist.
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Da
die Tinte auf dichte Art und Weise in dem Tintenbeutel eingeschlossen
ist, wird verhindert, dass sich das Tintenlösungsmittel in dem Tintenbeutel
verflüchtigt,
und so kann die Tinte in dem Tintenbeutel zum Drucken für die längere Zeit
verglichen mit einer Tintenkartusche verwendet werden, welche Tinte
in einem Behälter
mit einer Atmosphärenverbindungsöffnung speichert.
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In
dem obigen Beispiel ist das Membranventil 12 horizontal
vorgesehen, kann aber auch vertikal vorgesehen werden, indem der
Tintendurchflusskanal verändert
wird. In diesem Fall kann der gleiche Effekt erzielt werden.
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In
diesem Beispiel ist ein Tinteneinführkanalausbildebereich 123,
der den Tinteneinführkanal 23 definiert,
integral an dem harten Gehäuse 2 vorgesehen,
das Abdicht- oder Verschlusselement 8, das das Ventilsitzausbildeelement 10 stützt, ist
an dem Tintenbeutel 6 durch beispielsweise thermisches
Verschweißen
auf dichtende Art und Weise vorgesehen, und das Membranventil 12 ist
zwischen dem Ventilsitzausbildeelement 10 und dem Teil
des harten Gehäuses 2 gehalten,
der sich oberhalb des Tinteneinführkanalausbildebereichs 123 befindet,
wenn der Tintenbeutel 6 mit dem Ventilsitzausbildeelement 10 in
das harte Gehäuse 2 hineingefügt wird.
Abgesehen von dem oben erwähnten
Zusammenfügeverfahren
können
verschiedene Verfahren angepasst werden, um die Tintenkartusche 1 der
vorliegenden Erfindung aufzubauen. Beispielsweise kann das Membranventil 12 auch
vorläufig
an dem Ventilsitzausbildeelement 10 befestigt werden, und
der Tintenbeutel 6 mit dem Verschlusselement, dem Ventilsitzausbildeelement 10 und
dem Membranventil 12 kann an seiner Stelle an dem harten
Gehäuse 2 fixiert
werden. Alternativ kann, wie es in 1 mit der
gepunkteten Linie D1 dargestellt ist, der Tintenbeutel 6 einen hohlzylindrischen
Bereich H haben, der an dem Verschlusselement 8 angebracht
wird und das Ventilsitzausbildeelement 10, das Membranventil 12 und
den Tinteneinführkanalausbildebereich 123 in
Zusammenarbeit mit dem Verschlusselement 8 hält, und
der b 6 kann an dem harten Gehäuse 2 so
fixiert werden, dass der hohle Bereich H an einem inneren ausgenommenen
Bereich des harten Gehäuses 2 angesetzt
wird, um den Tinteneinführkanal 23 mit
der Tintenzuleiteöffnung 4 zu
verbinden. Alternativ kann, wie es in 1 mit der
gepunkteten Linie D2 dargestellt ist, der Tintenbeutel 6 das
Verschlusselement 8, das Ventilsitzausbildeelement 10,
das Membranventil 12, den Tinteneinführkanalausbildebereich 123 und
die Tintenzuleiteeinheit 4 als eine Einheit haben, und
der so aufgebaute Tintenbeutel 6 kann an einem Lochbereich
des harten Gehäuses 2 fixiert
werden.
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Die 4 bis 6 zeigen
ein zweites Beispiel einer Tintenkartusche, das gemäß der Erfindung
aufgebaut ist. Die Tintenkartusche 31 ist mit einer Tintenspeicherkammer 32 ausgebildet,
die sich vertikal auf einer Seite erstreckt, und mit einem System 33 zur
Erzeugung eines Unterdrucks auf der anderen Seite. Die Tintenkartusche 31 ist
außerdem
mit einer Atmosphärenverbindungsöffnung 34 und
einer Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 ausgebildet,
die sich bei einem oberen bzw. unteren Teil mit Bezug auf die Tintenspeicherkammer 32 befinden.
Jede dieser Öffnungen 34 und 35 ist
zylindrisch in der Gestalt, um an ein externes System angeschlossen
zu werden.
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Die
Verbindungsöffnung 34, 35 hat
ein Verbindungsfenster 34a, 35a an ihrer Außenfläche und nimmt
darin ein axial bewegliches Ventilelement 40, 50 auf
(siehe 6). Das Ventilelement 40, 50 beinhaltet
einen Gleitschaft 41, 51, dessen eines Ende 41a, 51a von
der Verbindungsöffnung 34, 35 in
einem geschlossenen Ventilzustand hervorsteht, und am anderen Ende
ist eine Dichtung 43, 53 aus einem elastischen
Material angepasst. Die Dichtung 43, 53 wird verwendet,
um eine Öffnung 42, 52 dicht
zu verschließen,
die mit der Verbindungsöffnung 34, 35 in Verbindung
steht. Der Gleitschaft 41, 51 ist in die Verbindungsöffnung 34, 35 so
eingesetzt, dass die Dichtung 43, 53 elastisch
mit der Öffnung 42, 53 durch
die Wirkung einer Feder 44, 54 in Berührung gebracht ist.
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Mit
diesem Aufbau werden, wenn die Tintenkartusche 31 an einer
später
noch beschriebenen Verbindungseinheit 80 angebracht ist,
sowohl die Atmosphärenverbindungsöffnung 34 als
auch die Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 in einem
offenen Ventilzustand gehalten, in welchem Tinte dem Aufzeichnungskopf
zugeleitet werden kann.
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Wie
es in 6 dargestellt ist, ist das System 33 zur
Erzeugung des Unterdrucks so aufgebaut, dass ein Membranventil 61 und
ein Durchflusskanalausbildeelement 62, das auch als Fixierelement dient,
um den Außenumfang
des Membranventils 61 zu fixieren, innerhalb einer Ventilkammer 60 eines ausgenommenen
Bereichs untergebracht sind, der kreisförmig im Querschnitt ist und
der in Verbindung mit der Tintenspeicherkammer 32 steht.
Die Region, die eine Seite des Systems 33 und eine Seite
der Tintenspeicherkammer 32 beinhaltet, ist mit einer Folie oder
einem Film 63 dicht verschlossen, welcher Film die luftundurchlässige Eigenschaft
hat. Die Ventilkammer 60 ist mit einem konvexen oder hervorstehenden
Bereich 64 in ihrer Mitte ausgebildet, und das Membranventil 61 ist
mit einer Durchgangsöffnung 65 an
einer Position ausgebildet, die dem konvexen Bereich 64 gegenüber liegt.
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7A und 7B sind
Ansichten, die einen Tintendurchflusskanal veranschaulichen, der
in dem Unterdruckerzeugungssystem 33 auf der Vorderseite
bzw. Rückseite
vorgesehen ist. Wie es in 7A und 7B und
auch in 8 zu sehen ist, wird Tinte in
der Tintenspeicherkammer 32 der Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 so
zugeleitet, dass die Tinte von der Tintenspeicherkammer 32 zu
einem Filter 66 (1) strömt,
von einer Kanalöffnung 67 über einen
Durchflusskanal 68 in eine Kanalöffnung 69 der Ventilkammer 60 (2)
entlang des Membranventils 61 (3), aus der Durchgangsöffnung 65 über Kanalöffnungen 70 und 71 der
Ventilkammer 60 hin zu einer Kanalöffnung 72 entlang
eines Durchflusskanals 73, der die Kanalöffnungen 70, 71 und 72 verbindet
(4), und von der Kanalöffnung 72 bis
zu einer Kanalöffnung 74,
die mit der Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 in Verbindung
steht, und zwar entlang eines Durchflusskanals 75 (5).
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8 veranschaulicht
eine Querschnittsstruktur des Systems 33 zur Erzeugung
des Unterdrucks, worin das Membranventil 61 als Membran
mit einem dicken Umfangsbereich ausgebildet ist, und die Durchgangsöffnung 65 ist
elastisch auf den konvexen Bereich 64 durch eine Feder 77 vorgespannt. Die
elastische Kraft der Feder 77 ist so eingestellt, dass
die Tinte abhängig
von dem Aufzeichnungsvorgang zugeleitet werden kann, während ein
Tintenunterdruck auf dem Aufzeichnungskopf beibehalten wird.
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9 zeigt
ein erstes Beispiel einer Verbindungseinheit 80, die an
einem Hauptkörper
der Aufzeichnungsvorrichtung vorgesehen ist. Ein Hauptkörper 85 der
Verbindungseinheit 80 hat Wände 81, 82, die
in ihrer Gestalt mit einer vorderen Fläche bzw. einer Bodenfläche der
Tintenkartusche 31 zusammenfallen, und er ist mit den ausgenommenen
Bereichen 84, 85 zum Aufnehmen der Atmosphärenverbindungsöffnung 34 und
der Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 der
Tintenkartusche 31 ausgebildet und zwingt die Ventilelemente 40, 50 dazu,
zurückgezogen
zu werden, so dass sie offen sind.
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Der
ausgenommene Bereich 84 im Eingriff mit der Atmosphärenverbindungsöffnung 34 ist über eine
Kapillare 87, die an der Oberfläche des Hauptkörpers ausgebildet
ist, zur Atmosphäre
hin geöffnet, und
der ausgenommene Bereich 85 ist über eine Verbindungsöffnung 88 mit
dem Aufzeichnungskopf 89 verbunden.
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Mit
einem solchen Aufbau wird, wenn die Tintenkartusche 31,
in welcher Tinte eingefüllt
ist, an der Verbindungseinheit 80 angebracht wird, so dass
die Verbindungsöffnungen 34, 35 in
die jeweiligen ausgenommenen Bereiche 84, 85 eingesetzt
werden, wie in 10 dargestellt, mit Wänden 84a, 85a der ausgenommenen
Bereiche 84, 85 gegen die Ventilelemente 40, 50 gedrückt, um
den offenen Ventilzustand aufzubauen. Demzufolge wird die Tintenspeicherkammer 32 der
Tintenkartusche 31 über
die Kapillare 87 mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht,
so dass die Tinte aus der Tintenspeicherkammer 32 durch
die Verbindungsöffnung 88 in
den Aufzeichnungskopf 89 geleitet werden kann.
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Wenn
die Tinte während
des Druckvorgangs von dem Aufzeichnungskopf 89 verbraucht
wird und der Unterdruck in der Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 zunimmt,
wird das Membranventil 61, das einen Tintendruck der Tintenspeicherkammer 32 aufnimmt,
von dem hervorstehenden Bereich 64 gegen eine Vorspannkraft
der Feder 77 getrennt, weil der Druckunterschied zwischen
der Vorderseite und der Rückseite
des Membranventils 61 zunimmt. Demzufolge wird die Durchgangsöffnung 65 des
Membranventils 61 geöffnet,
und die Kanalöffnungen 69 und 72 werden
miteinander in Verbindung gebracht, so dass die Tinte in die Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 hineinströmt.
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Wenn
die Tinte in den Aufzeichnungskopf 89 hineinströmt, um den
Unterdruck der Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 zu vermindern,
wird das Membranventil 61 auf den hervorstehenden Bereich 64 durch
die Vorspannkraft der Feder 77 gepresst, so dass die Durchgangsöffnung 65 durch
den hervorstehenden Bereich 64 verschlossen wird. Auf diese
Art und Weise wird das Membranventil 61 wiederholt mit dem
hervorstehenden Bereich 64 in Verbindung gebracht und davon
getrennt, um den Tintendruck der Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 auf
einem konstanten Unterdruck zu halten.
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Wenn
die Tintenkartusche 31 von der Verbindungseinheit 80 für den Austausch
zur Veränderung des
Druckmodus oder dergleichen entfernt wird, werden die Ventilelemente 40, 50 der
Verbindungsöffnungen 34, 35 von
Halterungen gelöst
und werden durch die Wirkung der Federn 44, 54 verschlossen, so
dass die Tintenspeicherkammer 32 von der Atmosphäre abgeschlossen
wird. Daher ist es selbst in dem Zustand, wo die Tintenkartusche 31 von
der Aufzeichnungsvorrichtung während
der Verwendung entfernt wird, möglich,
ein Auslaufen der Tinte oder ein Verflüchtigen des Tintenlösungsmittels
zu verhindern, so dass die Aufbewahrung der Tintenkartusche für die lange
Zeit möglich
wird.
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Damit
ein oberes Ende 41a des Gleitschafts 41 in der
Atmosphärenverbindungsöffnung 34 durch die
Wand des ausgenommenen Bereichs 84 bei einem relativ gesehen
früheren
Zeitpunkt gepresst wird als ein oberes Ende 51a des Gleitschafts 51 in
der Tintenzuleiteendverbindung 35 durch die Wand des ausgenommenen
Bereichs 85 gepresst wird, wird bevorzugt, dass die hervorstehende
Länge des
oberen Endes 41a länger
gewählt
ist als die hervorstehende Länge
des oberen Endes 51a oder ein Vorsprung an der Wand 84a ausgebildet
ist. Dadurch wird es möglich,
Probleme zu vermeiden, die durch einen Unterschied im Druck zwischen
der Tintenkammer und der Atmosphäre
verursacht würden,
nämlich
das Auslaufen der Tinte oder das Hineinsaugen der Atmosphäre über den
Aufzeichnungskopf 89.
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Die 11 und 12 veranschaulichen
ein drittes Beispiel einer Tintenkartusche 31, die nicht Teil
der Erfindung ist, weil die Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35' einfach als
offene Öffnung
ausgebildet ist. In diesem Beispiel behält, bis eine Tintenkartusche 31' an einer Verbindungseinheit 80' angebracht
wird, das Ventilelement 40 der Atmosphärenverbindungsöffnung 34 einen
geschlossenen Ventilzustand mit Hilfe der Vorspannkraft der Feder 44 bei, und
das Membranventil 61 des Systems 33 zum Erzeugen
des Unterdrucks behält
ebenfalls einen geschlossenen Ventilzustand bei. Daher läuft die
Tinte in der Tintenspeicherkammer 32 nicht durch die Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35' aus.
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Die
passende Verbindungseinheit 80' ist mit einem ausgenommenen Bereich 85' ausgebildet,
der die Verbindungsöffnung 88 hat,
die mit dem Aufzeichnungskopf 89 kommuniziert, wie es in 13 dargestellt
ist. Wenn die Tintenkartusche 31' angebracht ist, wird mittels der
Wand 84a des Ausnehmungsbereichs 84 gegen das
Ventilelement 48 gepresst, um den offenen Ventilzustand
aufzubauen. Demzufolge wird die Tintenspeicherkammer 32 der
Tintenkartusche 31' über die
Kapillare 87 mit der Atmosphäre verbunden, so dass die Tinte
in der Tintenspeicherkammer 32 durch die Verbindungsöffnung 88 in
den Aufzeichnungskopf 89 geleitet werden kann.
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In
diesem Beispiel ist es, da die Tintenspeicherkammer 32 auch
von der Atmosphäre
durch das Ventilelement 40 der Verbindungsöffnung 34 und
das System 33 zur Erzeugung des Unterdrucks abgeschlossen
wird, möglich,
ein Auslaufen der Tinte oder ein sich Verflüchtigen des Tintenlösungsmittels
zu verhindern, selbst wenn die Kartusche 31' von der Aufzeichnungsvorrichtung
während
der Verwendung abgenommen wird, um dadurch die Aufbewahrung der
Tintenkartusche für
die lange Zeit zu ermöglichen.
Außerdem
ist es bevorzugt, die Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35' mit einem Deckel
oder dergleichen zu verschließen,
um zu verhindern, dass Tinte, die an der Umgebung der Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35' anhaftet, austrocknet.
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15 zeigt
ein drittes Beispiel einer Verbindungseinheit 90, die an
die Tintenkartusche 31 angepasst ist. Ein Hauptkörper 93 der
Verbindungseinheit 90 hat Wände 91, 92,
die in der Gestalt mit einer vorderen Fläche bzw. einer Bodenfläche der
Tintenkartusche 31 zusammenfallen, und ist mit den ausgenommenen
Bereichen 94, 95 zum Aufnehmen der Atmosphärenverbindungsöffnung 34 bzw.
der Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 der
Tintenkartusche 31 ausgebildet, und zum Zwingen der Ventilelemente 40, 50,
so dass diese zurückgezogen
werden, um geöffnet
zu werden.
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Der
ausgenommene Bereich 94, der mit der Atmosphärenverbindungsöffnung 34 in
Eingriff gelangt, steht über
eine Kapillare 97, die an der Oberfläche des Hauptkörpers ausgebildet
ist, mit dem Aufzeichnungskopf 89 in Verbindung. Das heißt, in diesem
Beispiel ist ein Atmosphärenverbindungskanal, der
durch die Verbindungsöffnung 34 und
die Kapillare 97 definiert ist, bei einer Oberfläche des
Aufzeichnungskopfs 89 geöffnet. Der ausgenommene Bereich 95 ist über eine
Verbindungsöffnung 98 mit
dem Aufzeichnungskopf 89 in Verbindung gebracht.
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Der
Aufzeichnungskopf 89 nimmt die Tintenzufuhr von der Tintenkartusche 31 auf
und beinhaltet Düsenöffnungen 100,
aus welchen Tinte, die durch ein Druckerzeugungssystem unter Druck
gesetzt worden ist, als Flüssigkeitströpfchen ausgestrahlt wird,
sowie eine Atmosphärenverbindungsöffnung 102,
die mit einem Endbereich 97a der Kapillare 97 in
Verbindung gebracht ist.
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Mit
einem solchen Aufbau wird, wenn die Tintenkartusche, in der sich
Tinte befindet, so angebracht wird, dass die Verbindungsöffnungen 34, 35 in die
ausgenommenen Bereiche 94, 95 der Verbindungseinheit 90 eingesetzt
werden, mittels der Wände
der ausgenommenen Bereiche 94 bzw. 95 gegen die
Ventilelemente 40 und 50 gepresst, wie es in 16 dargestellt
ist, um den offenen Ventilzustand aufzubauen, in welchem die Tinte
aus der Tintenspeicherkammer 32 in den Aufzeichnungskopf 89 hineingeleitet
werden kann.
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17A veranschaulicht ein Beispiel eines Deckelmechanismus 110 mit
einem ersten 111 und einem zweiten Deckel 112.
Der erste Deckel 111 ist dazu ausgestaltet, selektiv eine
Region des Aufzeichnungskopfs 89 dicht zu verschließen, wo
die Düsenöffnungen 100 ausgebildet
sind. Der erste Deckel 111 ist mit einer nicht dargestellten
Tintenansaugpumpe über
eine Öffnung 111a in
Verbindung gebracht. Der zweite Deckel 112 ist dazu ausgestaltet,
sowohl die Düsenöffnungen 100 als
auch die Atmosphärenverbindungsöffnung 102 dicht
zu verschließen.
Der zweite Deckel 112 ist in diesem Beispiel mit einem
ausgenommenen Bereich zum Definieren eines dicht verschlossenen
Raums ausgebildet, wenn der zweite Deckel 112 mit dem Aufzeichnungskopf 89 in
Kontakt ist, aber der zweite Deckel 112 kann auch als hervorstehendes
Grundteil mit einer ebenen Oberfläche 113 ausgestaltet
sein, die elastisch mit der Oberfläche einer Düsenplatte 101 in Berührung gebracht werden
kann, um die Düsenöffnungen 100 und
die Atmosphärenverbindungsöffnung 102 dicht
zu verschließen,
wie in 17B dargestellt. Auch in diesem
Fall kann der gleiche Effekt erzielt werden, wie in dem Fall der 17A.
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Wie
es in 18A dargestellt ist, wirkt,
wenn der erste Deckel 111 des Deckelsystems 110 den Aufzeichnungskopf 89 dicht
verschließt,
um einen Unterdruck auf den Aufzeichnungskopf 89 aufzubringen,
ein starker Unterdruck auf die Tintenzuleiteverbindungsöffnung 35 über den
Aufzeichnungskopf 89, um das Membranventil 61 zu öffnen. Demzufolge strömt die Tinte
in der Tintenspeicherkammer 32 in den Aufzeichnungskopf 89 hinein,
so dass der Aufzeichnungskopf 89 mit der Tinte gefüllt wird.
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In
dem Fall, wo ein Druckfehler aufgrund einer Verstopfung der Düsenöffnungen 100 während des
Aufzeichnungsvorgangs auftritt, wird, wenn der Aufzeichnungskopf 89 durch
den ersten Deckel 101 dicht verschlossen wird und ein Unterdruck
auf den Aufzeichnungskopf 89 aufgebracht wird, ebenso wie bei
dem Füllen
der Tinte in die Kartusche hinein, wie in 18A dargestellt,
die Tinte zwangsweise durch die Düsenöffnungen 100 des Aufzeichnungskopfs 89 ausgegeben,
um dadurch die Verstopfung aufzulösen.
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In
dem Fall, wo der Druckvorgang beendet ist, wird der Aufzeichnungskopf 89 zu
dem zweiten Deckel 112 des Deckelsystems 110 bewegt
und dadurch verschlossen, die Düsenöffnungen 100 und
die Atmosphärenverbindungsöffnung 102 werden
beide dicht verschlossen, wie in 18B dargestellt.
Daher kann, selbst wenn die Tintenkartusche 31 geneigt ist,
wenn die Aufzeichnungsvorrichtung bewegt wird, und die Tinte bei
der Atmosphärenverbindungsöffnung 34 ankommt
und durch die Atmosphärenverbindungsöffnung 102 hindurch
ausläuft,
die Tinte in den Deckel 112 hinein aufgenommen werden und
daran gehindert werden, aus der Aufzeichnungsvorrichtung auszulaufen.
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In
dem obigen Beispiel werden separate Deckel verwendet, um eine Region
dicht zu verschließen,
wo die Düsenöffnungen 100 des
Aufzeichnungskopfs 89 ausgebildet sind, und eine Region,
wo die Düsenöffnungen 100 und
die Atmosphärenverbindungsöffnung 102 ausgebildet
sind. Wie es in 19A und 19B dargestellt
ist, kann aber auch der gleiche Deckel 120 in einem ausgenommenen Bereich 121 zum
Verschließen
der Region, wo die Düsenöffnungen 100 ausgebildet
sind, und einem ausgenommenen Bereich 122 zum dichten Verschließen der
Atmosphärenverbindungsöffnung 102 ausgebildet
sein. In diesem Fall ein Umschaltventil verwendet werden, um den
ausgenommenen Bereich 121 mit einer Ansaugpumpe in Verbindung
zu bringen und den ausgenommenen Bereich 122 mit der Atmosphäre oder
um den ausgenommenen Bereich 122 von der Atmosphäre zur Ruhezeit
abzuschließen,
wie in 19B dargestellt, um dadurch den
gleichen Effekt zu zeigen. In dem Beispiel gemäß den 19A und 19B ist nur ein Umschaltventil 123 vorgesehen,
um den ausgenommenen Bereich 122 selektiv mit der Atmosphäre zu verbinden und
den ausgenommenen Bereich 122 von der Atmosphäre zu isolieren,
und der ausgenommene Bereich 121 wird in Verbindung mit
der Ansaugpumpe gehalten. Es kann aber ein weiteres Umschaltventil zwischen
dem ausgenommenen Bereich 121 und der Ansaugpumpe vorgesehen
sein.
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Die 20, 21 und 22 veranschaulichen
ein viertes Beispiel einer Tintenkartusche, die nicht Teil der Erfindung
ist, wobei die gleiche Struktur wie in den vorangehenden Beispielen
verwendet wird, abgesehen davon, dass eine Tinteneinspritzverbindungsöffnung und
eine Tintendurchflussöffnung
zum Zuleiten von Tinte zu dem Aufzeichnungskopf ausgebildet sind.
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Das
heißt,
diese Tintenkartusche 130 ist mit der Tintenspeicherkammer 32 ausgebildet,
die sich vertikal auf einer Seite erstreckt, und mit dem System 33 zur
Erzeugung des Unterdrucks auf der anderen Seite. Die Atmosphärenverbindungsöffnung 34 und eine
Tinteneinspritzverbindungsöffnung 131 sind
bei einem oberen Teil bzw. einem unteren Teil mit Bezug auf die
Tintenspeicherkammer 32 angeordnet. Jede der Öffnungen 34 und 131 ist
aufgebaut aus einem zylindrischen Element, das mit einem externen
System verbunden ist. Eine Tintendurchflussöffnung 132 zum Zuleiten
der Tinte zu dem Aufzeichnungskopf ist bei dem untersten Bereich
ausgebildet.
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Die
Atmosphärenverbindungsöffnung 34 und die
Tinteneinspritzverbindungsöffnung 131 haben jede
ein Verbindungsfenster 34a, 131a an ihrer Umfangsfläche, und
darin befindet sich jeweils ein axial bewegliches Ventilelement 40, 140.
Jedes dieser Ventilelemente 40, 140 beinhaltet
einen Gleitschaft 41, 141, dessen eines Ende 41a, 141a von
der Verbindungsöffnung 34, 131 in
einem geschlossenen Ventilzustand hervorsteht und wobei an dem anderen Ende
eine Dichtung 43, 143 aus einem elastischen Material
angepasst ist, um eine Öffnung 42, 142 dicht zu
verschließen,
die mit der Verbindungsöffnung 34, 131 in
Verbindung steht. Der Gleitschaft 41, 141 ist
in die Verbindungsöffnung 34, 131 so
eingesetzt, dass die Dichtung 43, 143 elastisch
mit der Öffnung 42, 142 in
Berührung
steht, und zwar durch die Wirkung einer Feder 44, 144.
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Mit
dieser Konstitution wird, wenn die Tintenkartusche 130 an
einer Verbindungseinheit angebracht wird, die Atmosphärenverbindungsöffnung 34 in
einem offenen Ventilzustand gehalten. Die Tinteneinspritzverbindungsöffnung 131 wird
aber in einem geschlossenen Ventilzustand gehalten und nur dann geöffnet, wenn
ein Tinteneinspritzer eingesetzt wird (später beschrieben).
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Ähnlich wie
in den vorangehenden Beispielen ist das System 33 zur Erzeugung
des Unterdrucks, wie in 22 dargestellt,
so aufgebaut, dass das Membranventil 61 und das Durchflusskanalausbildeelement 62,
das als Fixierelement zum Befestigen des Außenumfangs des Membranventils 61 dient,
innerhalb der Ventilkammer 60 untergebracht sind, die zu
dem ausgenommenen Bereich ausgebildet ist, der kreisförmig im
Querschnitt ist, und die in Verbindung mit der Tintenspeicherkammer 32 steht. Die
Region einschließlich
einer Seite des Systems 33 zum Erzeugen des Unterdrucks
und einer Seite der Tintenspeicherkammer 32 ist mittels
des Films 63 mit der luftundurchlässigen Eigenschaft dicht verschlossen.
Die Ventilkammer 60 ist mit dem konvexen oder hervorstehenden
Bereich 64 in ihrer Mitte ausgebildet, und das Membranventil 61 ist
mit der Durchgangsöffnung 65 an
einer Position entsprechend dem hervorstehenden Bereich 64 ausgebildet.
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Die 23A und 23B sind
Ansichten, die den Tintendurchflusskanal veranschaulichen, der in
dem System 33 zur Erzeugung des Unterdrucks auf der Vorderseite
bzw. Rückseite
vorgesehen ist. Ähnlich
wie in den vorgenannten Beispielen strömt Tinte aus der Tintenspeicherkammer 32 zum
Filter 66 (1), von der Kanalöffnung 67 über den
Durchflusskanal 68 in die Kanalöffnung 69 der Ventilkammer 60 (2)
entlang des Membranventils 61 (3), von den Kanalöffnungen 70 und 71 der
Ventilkammer 60 zur Kanalöffnung 72 entlang
des Durchflusskanals 73, der die Kanalöffnungen 70, 71 und 72 verbindet
(4), und von der Kanalöffnung 72 durch
den Durchflusskanal 75 zu der Kanalöffnung 74, die mit
der Tintendurchflussöffnung 132 in
Verbindung steht (5). Die Bezugsziffer 133 bezeichnet eine
Dichtung, die in die Tintendurchflussöffnung 132 eingepasst
ist.
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24 veranschaulicht ein viertes Beispiel der
Verbindungseinheit. Ein Hauptkörper 153 der Verbindungseinheit 150 hat
die Wände 151, 152 in Übereinstimmung
in der Gestalt mit einer vorderen bzw. einer Bodenfläche der
Tintenkartusche. Der Hauptkörper 153 ist
mit einem ausgenommenen Bereich 154, einer Durchgangsöffnung 155 und
einem ausgenommenen Bereich 156 ausgebildet, die die Atmosphärenverbindungsöffnung 34,
die Tinteneinspritzverbindungsöffnung 131 bzw.
die Tintendurchflussöffnung 132 der
Tintenkartusche 130 aufnehmen.
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Der
ausgenommene Bereich 154 im Eingriff mit der Atmosphärenverbindungsöffnung 34 ist über eine
an der Oberfläche
des Hauptkörpers
ausgebildete Kapillare 157 zur Atmosphäre hin geöffnet und ist innen mit einer
Wand 154a ausgebildet, um gegen das Ventilelement 40 der
Atmosphärenverbindungsöffnung 34 zu
drücken.
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Die
Durchgangsöffnung 155 zum
Aufnehmen der Tinteneinspritzverbindungsöffnung 131 hat keine
solche Wand zur Berührung
des Ventilelements 140 der Tintenkartusche 130,
und demzufolge wird die Tinteneinspritzverbindungsöffnung 131 bei einem
geschlossenen Ventilzustand gehalten, selbst wenn die Tintenkartusche 130 an
der Verbindungseinheit 150 angebracht wird. Der mit der
Tintendurchflussöffnung 132 verbundene
ausgenommene Bereich 156 ist mit dem Aufzeichnungskopf 89 über eine Verbindungsöffnung 158 in
Verbindung gebracht.
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Mit
einem solchen Aufbau ist die Tintenkartusche 130, in der
sich die Tinte befindet, mit der Verbindungseinheit so verbunden,
dass die Tintendurchflussöffnung 132 mit
Bezug auf den ausgenommenen Bereich 156 positioniert ist,
und dann wird der obere Teil der Kartusche 130 in Richtung
der Verbindungseinheit 130 geschwenkt, wie in 25A dargestellt.
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Da
das Membranventil 61 einen geschlossenen Ventilzustand
beibehält,
bis die Tintenkartusche 130 an der Verbindungseinheit 150 angebracht
ist, läuft
die Tinte in der Tintenspeicherkammer 32 nicht durch die
Tintendurchflussöffnung 132 aus.
Da das Ventilelement 40 der Atmosphärenverbindungsöffnung 34 einen
geschlossenen Ventilzustand beibehält, verflüchtigt sich die Tinte in der
Tintenspeicherkammer 32 außerdem nicht.
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In
dem angeschlossenen Zustand wird mittels der Wand gegen den Gleitschaft 41 der
Atmosphärenverbindungsöffnung 34 in
der Tintenkartusche 130 gedrückt, und der Gleitschaft 41 wird
gegen die Vorspannkraft der Feder zurückgezogen, so dass das Ventil
geöffnet
wird. Demzufolge wird die Tintenspeicherkammer 32 über die
Kapillare 157 mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht.
Das Ventilelement 20 der Tinteneinspritzverbindungsöffnung 131 behält einen
geschlossenen Ventilzustand bei, um das Auslaufen der Tinte zu verhindern
und den Eintritt der Atmosphäre.
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In
diesem Zustand unterliegt, wenn der Aufzeichnungskopf 89 mittels
des Deckelsystems dicht verschlossen wird und ein Unterdruck auf
den Aufzeichnungskopf 89 aufgebracht wird, die Tintendurchflussöffnung 132 einem
starken Unterdruck, um das Membranventil 12 in dem System 33 zur
Erzeugung des Unterdrucks in die geöffnete Stellung zu zwingen.
Demzufolge strömt
die Tinte in der Tintenspeicherkammer 32 in den Aufzeichnungskopf 89 hinein,
und der Aufzeichnungskopf 89 wird mit der Tinte gefüllt.
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Wenn
die Tinte durch den Aufzeichnungskopf 89 verbraucht wird,
so dass der Unterdruck der Tintendurchflussöffnung 132 zunimmt,
wird die Tinte dem Aufzeichnungskopf 89 auf die gleiche
Art und Weise wie in den voranstehenden Beispielen zugeleitet.
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Das
heißt,
das Membranventil 61, das den Tintendruck der Tintenspeicherkammer 32 aufnimmt, wird
von dem hervorstehenden Bereich 64 gegen die Vorspannkraft
der Feder 77 getrennt, weil der Unterschied im Druck zwischen
der Vorderseite und der Rückseite
des Membranventils 61 zunimmt. Demzufolge wird die Durchgangsöffnung 65 des
Membranventils 61 geöffnet,
und die Kanalöffnungen 69 und 72 werden
miteinander in Verbindung gebracht, so dass die Tinte in die Tintendurchflussöffnung 132 hineinströmen kann.
Wenn die Tinte in den Aufzeichnungskopf 89 hineinströmt und der
Unterdruck der Tintendurchflussöffnung 132 vermindert
wird, wird das Membranventil 61 auf den hervorstehenden
Bereich 64 durch die Wirkung der Vorspannkraft der Feder 77 gepresst,
so dass die Durchgangsöffnung 65 mit
dem hervorstehenden Bereich 64 dicht verschlossen wird.
Auf diese Art und Weise wird das Membranventil 61 wiederholt
mit dem hervorstehenden Bereich 64 in Berührung gebracht
und von diesem getrennt, um so den Tintendruck der Tintendurchflussöffnung 132 auf
einem konstanten Unterdruck zu halten.
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Wenn
Tinte in der Tintenkartusche 130 verbraucht wird und das
Nachfüllen
oder Ersetzen von Tinte in die Tintenkartusche 130 hinein
erforderlich wird, wird ein Tintennachfüllwerkzeug wie beispielsweise
eine Spritze 160 in die Durchgangsöffnung 155 eingesetzt,
wie es in 25B dargestellt ist, so dass eine
Endspitze der Spritze 160 gegen das Ventilelement 140 drückt und
das Ventilelement 140 in einen offenen Ventilzustand versetzt
wird. Wie es in 25C dargestellt ist, hat die
Endspitze der Spritze 160 einen Pressbereich 160a zum
Drücken
gegen das Ventilelement 140 sowie Verbindungsbereiche 160b,
um ein Inneres der Spritze 160 mit der Tinteneinspritzverbindungsöffnung 131 in
Verbindung zu bringen. Daher wird, wenn die Spritze 160 in
die Durchgangsöffnung 155 eingesetzt
wird, bis der Pressbereich 160a das Ventilelement 140 in
den offenen Ventilzustand drückt,
das Innere der Spritze 160 über die Tinteneinspritzverbindungsöffnung 131 und
die Öffnung 142 mit
dem Inneren der Tintenspeicherkammer 32 in Verbindung gebracht.
Wenn in diesem Zustand ein Kolben 161 der Spritze 160 gedrückt wird,
wird die Tinte in der Spritze 160 in die Tintenspeicherkammer 32 durch
die Verbindungsbereiche (Öffnungen) 160b eingefüllt, durch
die Tinteneinspritzverbindungsöffnung 131 und
die Öffnung 142, während die
innerhalb der Tintenspeicherkammer 32 in Verbindung mit
dem Nachfüllen
der Tinte komprimierte Luft aus der Tintenspeicherkammer 32 über die
Atmosphärenverbindungsöffnung 34 und
die Kapillare 157 zur Atmosphäre hin ausgegeben wird.
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Wenn
die Spritze 160 entfernt wird, nachdem eine vorbestimmte
Menge von Tinte in die Tintenspeicherkammer 32 nachgefüllt worden
ist, wird das Ventilelement 140 durch die Vorspannkraft
der Feder 144 bewegt, um den geschlossenen Ventilzustand
herbeizuführen.
Demzufolge ist es möglich,
ein Auslaufen der Tinte zu verhindern.
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Obwohl
in dem obigen Beispiel Tinte einfach nachgefüllt wird, kann außerdem auch
das folgende Verfahren anwendbar sein. Das heißt, eine leere Spritze 160 wird
in den ausgenommenen Bereich 155 eingesetzt, um alle Tinte
einzusammeln, die in der Tintenspeicherkammer 32 verbleibt,
und dann wird eine vorbestimmte Menge von Tinte in die Tintenspeicherkammer 32 mit
der Spritze 160 eingefüllt. Dieses
Verfahren ist vorteilhaft insofern, als es die verbrauchte Tintenmenge
im Zusammenhang mit der Druckquantität auf strenge Art und Weise
handhabt und die verbleibende Tintenmenge akkurat bewertet.
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Die 26A, 26B und 27 veranschaulichen
ein fünftes
Beispiel der Tintenkartusche, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist,
und zwar mit Bezug auf die Struktur auf der Vorderseite und der Rückseite.
Die Tintenkartusche 170 weist ein Grundelement 175 mit
einem ausgenommen Bereich 172 auf, der sich auf einer Seite öffnet, und
die Führungsbereiche 173, 174,
die parallel zu dieser geöffneten Fläche nach
oben hin und in einer Einsetzrichtung hervorstehen, sowie eine Folie
oder einen Film 176 zum dichten Verschließen des
ausgenommenen Bereichs 172, um eine Tintenspeicherkammer 177 zwischen
dem Grundelement 175 und dem Film 176 zu definieren.
Der Film 176 ist abhängig
von der Fluktuation des Tintendrucks verformbar und ist aus einem Material
gemacht, das die luftundurchlässige
Eigenschaft und die Anhafteeigenschaft hat.
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An
einer unteren Position, wenn die Kartusche 170 an der Aufzeichnungsvorrichtung
angebracht wird, ist eine Tintenzuleiteöffnung 178 vorgesehen,
in welcher ein Ventilmechanismus montiert ist. Eine Atmosphärenverbindungsöffnung 179 ist
an einer oberen Position ausgebildet. Eine mäandernde schmale Nut 180 ist
an der Oberfläche
des Grundelements 175 ausgebildet und definiert einen Boden des
ausgenommenen Bereichs 172. Ein Ende 180a der
Nut 180 ist hin zu einer Seitenfläche des Grundelements 175 geöffnet, und
das andere Ende 180b ist mit einem Bereich 181a eines
ausgenommenen Bereichs 181 verbunden, welcher Bereich einen
großen
Durchmesser hat.
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Wie
es in 26B dargestellt ist, ist der
ausgenommene Bereich 181 mit einem Rahmenbereich 181b ausgebildet,
der einen geringfügig
kleineren Durchmesser hat. Ein luftdurchlässiger Film 181c mit einer
tinteabweisenden Eigenschaft ist an diesem Rahmenbereich 181b angeklebt
oder angeschweißt als
Trennwand oder Unterteilung für
den ausgenommenen Bereich 181a mit dem großen Durchmesser, der
als Tintenfalle dient. Der luftdurchlässige Film 181c ist
beispielsweise aus einem porösen
Film aus Fluorinkunstharz gemacht und hat wünschenswerterweise eine Tintenabweisefähigkeit
von 3000 bis 5000 Pa oder mehr, was höher ist als die Tintenhaltekraft des
Meniskus an den Düsenöffnungen
in dem Aufzeichnungskopf.
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Die
freiliegende Fläche,
wo die schmale Nut 180 und der ausgenommene Bereich 181 ausgebildet
sind, ist mit einem Film 182 dicht verschlossen, der die
Luftdurchlässigkeit
und die Anhaftefähigkeit hat,
so dass die schmale Nut 180 die Kapillare bildet und der
ausgenommene Bereich 181 die Tintenfalle bildet.
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Dieser
ausgenommene Bereich 181 ist über einen ausgenommenen Verbindungsbereich 184 mit einer
Verbindungskammer 183 verbunden, die in der Nähe der Atmosphärenverbindungsöffnung 179 ausgebildet
ist. Der ausgenommene Verbindungsbereich 184 und die Verbindungskammer 183 sind
im Querschnitt so bemessen, dass sie einen Zwischenraum sicherstellen,
damit Tinte zumindest nicht den ausgenommenen Bereich 181 erreicht,
und zwar aufgrund einer Kapillarkraft, und wünschenswerterweise wird die
Tinte sogar zu der Kommunikationskammer 183 zurückgeführt aufgrund
eines Unterschieds in der Wassersäule von der Flüssigkeitsfläche der
Tinte in der Tintenspeicherkammer 177 (dem ausgenommenen
Bereich 172), selbst wenn die Tinte in den ausgenommenen
Bereich 181 hineinströmt.
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28 veranschaulicht
eine Struktur im Querschnitt der Tintenkartusche 170. Die
Tintenzuleiteöffnung 178 ist
mit einem röhrenförmigen Bereich 186 ausgebildet,
der einen Federaufnahmebereich 185 hat, der wie ein Kegelstumpf
ausgebildet ist, und zwar in ihrer Mitte. Ein Ventilelement 188 ist
beweglich an dem röhrenförmigen Bereich 186 angepasst, und
das Ventilelement 188 wird in Richtung der Tintenzuleiteöffnung durch
eine Schraubenfeder 187 gezwungen, geführt durch den Federaufnahmebereich 185,
so dass es stets elastisch mit einer Dichtung 189 in Kontakt
ist. Die Dichtung 189, die als Element zum Verhindern des
Entfernens dient, ist an der Seite des röhrenförmigen Bereichs 186 angepasst, auf
der sich die Tintenzuleiteöffnung
befindet. Dieser röhrenförmige Bereich 186 hat
eine Kanalöffnung 190 (siehe 27),
die mit der Tintenspeicherkammer 177 in einem Zustand kommuniziert,
wo das Ventilelement 188 auf den Federaufnahmebereich 185 gedrückt wird.
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Wie
es in 29A dargestellt ist, hat das Ventilelement 188 einen
röhrenförmigen Bereich 188a,
der auf der inneren Fläche
des röhrenförmigen Bereichs 186 gleitet,
und eine in seinem mittleren Bereich ausgebildete Trennwand 188b.
Ein Betätigungshebel
der Aufzeichnungskopfseite und der Federaufnahmebereich 185 können in
Kontakt mit der Trennwand 188b gebracht werden.
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Andererseits
ist die Atmosphärenverbindungsöffnung 179 mit
einem röhrenförmigen Bereich 193 ausgebildet,
der über
eine Öffnung 191 (siehe 27)
mit der Verbindungskammer 183 kommuniziert und der auch über eine
Durchgangsöffnung 192 mit
einem oberen Teil der Tintenspeicherkammer 177 kommuniziert.
Ein Ventilelement 195 ist an dem röhrenförmigen Bereich 193 angepasst,
welches durch eine Schraubenfeder 194 nach außen gezwungen wird,
und eine Dichtung 200, die als Element zum Verhindern des
Entfernens dient, ist an der Öffnungsseite
des röhrenförmigen Bereichs 193 angepasst.
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Das
Ventilelement 195 ist durch eine Betätigungsstange 196 aufgebaut,
die in eine Öffnung 192 einsetzbar
ist, ein Druckaufnahmeelement 197 sowie ein Verschlusselement 198,
wie in 29B dargestellt. Das Verschlusselement
ist um einen Ringnutbereich 196b herum gepasst, der in
einem Bereich 196a der Betätigungsstange 196 mit
einem großen Durchmesser
ausgebildet ist, ein Bereich 196c mit kleinem Durchmesser
ist durch die Öffnung 192 von der
Seite der Tintenspeicherkammer aus hindurchgeführt, eine Schraubenfeder 194 ist
um den Bereich 196c mit dem kleinen Durchmesser herum gepasst, und
dann ist das Druckaufnahmeelement 197 an der Endspitze
des Bereichs 196c mit dem kleinen Durchmesser gesichert.
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Wenn
der innere Durchmesser der Öffnung 192 größer ist
als der Außendurchmesser
des Bereichs 196 mit dem großen Durchmesser und kleiner als
der Außendurchmesser
des Verschlusselements 198, kann das Verschlusselement 198 an
der Betätigungsstange 196 auf
der Seite der Tintenspeicherkammer in einem Zustand angepasst werden,
wo die Betätigungsstange 196 in
die Öffnung 192 eingesetzt worden
ist, und die Schraubenfeder 194 kann von der Seite der
Atmosphärenverbindungsöffnung 179 aus eingesetzt
werden, und dann kann das Druckaufnahmeelement 197 an der
Betätigungsstange 196 gesichert
werden.
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Die 30 und 31 veranschaulichen ein
fünftes
Beispiel einer Verbindungseinheit gemäß der Erfindung, geeignet für die Tintenkartusche 170. Diese
Verbindungseinheit 201 ist dazu ausgestaltet, mit der Tintenkartusche 170 so
verbunden zu werden, dass ein oberer Raum einer Tintenreservekammer 202 mit
der Atmosphäre
in Verbindung gebracht ist, und ein unterer Teil dieser Kammer nimmt
Tinte auf, um die so aufgenommene Tinte durch eine Tintendurchflussöffnung 203 an
dem Boden hin zum Aufzeichnungskopf zu leiten.
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Außerdem sind
eine Tinteneinflussleitung 204 mit einer Tinteneinflusskerbe 204a an
dem vorderen Endbereich sowie eine Atmosphärenverbindungsleitung 205 mit
einer Atmosphäreneinflusskerbe 205a am
vorderen Endbereich in den jeweiligen Positionen gegenüber der
Tintenzuleiteöffnung 178 der
Tintenkartusche ausgebildet, und gegenüber der Atmosphärenverbindungsöffnung 179 der
Kartusche. Die Tinteneinflussleitung 204 und die Atmosphärenverbindungsleitung 205 sind
in Verbindung mit der Tintenreservekammer 202 über die
Durchgangsöffnungen 206a, 206b eines
Gehäuses 206,
das die Verbindungseinheit 201 bildet. Ventilelemente 207, 208,
die im Wesentlichen den gleichen Aufbau haben wie das zuvor beschriebene
Ventilelement 195, sind für die Tintendurchflussleitung 204 bzw.
die Atmosphärenverbindungsleitung 205 vorgesehen.
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In
diesem Beispiel ist, um Tinte in der Tintenreservekammer 202 bei
einem konstanten Unterdruck in den Aufzeichnungskopf zu leiten,
eine Unterdruckkammer oder ein Unterdruckerzeugungssystem aufgebaut,
worin ein Membranventil 209 und ein Durchflusskanalausbildeelement 210 in
einem ausgenommenen Bereich 211 vorhanden sind, und das Äußere des
Ausnehmungsbereichs ist mit einem Film 212 mit einer guten
Luftundurchlässigkeit
dicht verschlossen. In diesem Beispiel ist das System zur Erzeugung
des Unterdrucks im Wesentlichen gleich aufgebaut wie das System
zur Erzeugung des Unterdrucks der früheren Beispiele.
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In
diesem Beispiel sind in einem Zustand, in welchem die Tintenkartusche 170 nicht
an der Aufzeichnungsvorrichtung angebracht ist, die Kanalöffnung 190 der
Tintenzuleiteöffnung 178 und
die Öffnung 192 der
Atmosphärenverbindungsöffnung 179 mittels
der Ventilelemente 188 bzw. 195 verschlossen,
so dass die Tintenspeicherkammer 177 von der Atmosphäre isoliert
ist. Die Verbindungseinheit 201 ist auch mittels der Ventilelemente 207, 208 dicht
verschlossen (siehe 31 und 34A).
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Während des
Verlaufs der Anbringung der Tintenkartusche 170 an der
Verbindungseinheit 201 werden die Tinteneinflussleitung 204 und
die Atmosphärenverbindungsleitung 205 an
der Dichtung 189 der Tintenzuleiteöffnung 178 und der
Dichtung 200 der Atmosphärenverbindungsöffnung 179 angepasst und
relativ dazu bewegt, so dass die vorderen Enden der beiden Leitungen 204 und 205 gegen
die Trennwand 188b des Ventilelements 178 und
das Druckaufnahmeelement 197 des Ventilelements 196 drücken und
diese in die vorher definierten Positionen bewegen, unabhängig von
der Elastizität
der Federn 187, 194 und die durch die verfestigte
Tinte verursachte Fixierung (siehe 32, 33A und 33B).
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Demzufolge
wird die Kanalöffnung 190 in Verbindung
mit der Tintenspeicherkammer 177 geöffnet, und das Verschlusselement 198 wird
von der Öffnung 192 getrennt,
so dass der röhrenförmige Bereich 193 und
die Tintenspeicherkammer 197 über den ausgenommenen Bereich 181 und
die schmale Nut 180 mit der Atmosphäre in Verbindung gebracht werden.
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Die
relativen Positionen oder die relativen Abmaße der Atmosphärenverbindungsleitung 205, der Atmosphärenverbindungsöffnung 179,
der Tinteneinflussleitung 204 und der Tintenzuleiteöffnung 178 sind
so gewählt,
dass eine Position, wo die Atmosphärenverbindungsleitung 205 mit
der Atmosphärenverbindungsöffnung 179 verbunden
ist, nämlich
ein Zeitpunkt, zu welchem das Ventil geöffnet wird, wenn die Leitung 205 mit
der Öffnung 179 verbunden
wird, vor einem Zeitpunkt liegt, zu welchem das Ventilelement 188 mittels
der Tintenzuleiteöffnung 178 und
der Tinteneinflussleitung 204 geöffnet wird. Dadurch wird es
möglich,
das Auslaufen der Tinte zu verhindern, das auftreten könnte, wenn
die Tintenkartusche 170 angebracht wird.
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Das
heißt,
in dem Fall, wo die Luft in der Tintenspeicherkammer 177 ausgedehnt
wird, um den Druck nach oberhalb des atmosphärischen Drucks anzuheben, wird
das Ventilelement 196 der Atmosphärenverbindungsöffnung 179 in
einem Zustand geöffnet,
wo das Ventilelement 188 der Tintenzuleiteöffnung 178 in
einem geschlossenen Ventilzustand gehalten wird, so dass die Luft
in der Tintenspeicherkammer 177 aus der Tintenspeicherkammer 177 entweicht.
Da die Tinte bei einem atmosphärischen Druck
gehalten wird, wenn die Tintenzuleiteöffnung 178 anschließend geöffnet wird,
wird verhindert, dass die Tinte aus der Tintenzuleiteöffnung 178 ausläuft.
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In
diesem Zustand kann, da jedes der Ventilelemente 207, 208 der
Verbindungseinheit 201 geöffnet ist, die Tinte in der
Tintenspeicherkammer 177 durch die Verbindungseinheit 201 durch
die Tintendurchflussöffnung 203 dem
Aufzeichnungskopf zugeleitet werden, wie in 34B dargestellt.
In diesem Zustand sind die Tintenspeicherkammer 177 der Tintenkartusche 170 und
die Tintenreservekammer 202 der Verbindungseinheit 201 in
Verbindung mit der Atmosphäre über die
Kapillare, die durch die schmale Nut 180 und den Film 182 gebildet
wird. Demzufolge kann von dem Aufzeichnungskopf 89 geforderte
Tinte sicher dort hingeleitet werden, und der Dampf des Tintenlösungsmittels
in diesen Kammern 177, 202 kann daran gehindert
werden, hin zur Atmosphäre
ausgegeben zu werden.
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Wenn
die Haltung der Kartusche 170 durch die Bewegung der Aufzeichnungsvorrichtung
einer starken Veränderung
unterworfen wird, erreicht Tinte eventuell die obere Öffnung 192 und
läuft aus
dieser Öffnung 192 hin
zur Verbindungskammer 183 aus. Diese Tinte strömt durch
den ausgenommenen Bereich 184 und wird in einem weiten
Raum des ausgenommenen Bereichs 181 gefangen. Da der ausgenommene
Bereich 181 durch den luftdurchlässigen Film 181c unterteilt
ist, wird außerdem
verhindert, dass Tinte in die Nut 180 hineinströmt und nach
außerhalb
der Kartusche 170 ausläuft,
selbst wenn die Aufzeichnungsvorrichtung bei der Bewegung oder Lagerung
einmal umgedreht wird.
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Wenn
der luftdurchlässige
Film 181c mit der tintenabweisenden Eigenschaft versehen
ist, die größer ist
als die Tintenhalteenergie des Meniskus bei den Düsenöffnungen
in dem Aufzeichnungskopf 89, läuft die Tinte außerdem eventuell
aus dem Aufzeichnungskopf aus, kann aber nicht aus der Kartusche 170 auslaufen,
selbst wenn die Tintenspeicherkammer 177 einen erhöhten Druck
hat, der durch die ausgedehnte Luft in der Tintenspeicherkammer 177 verursacht
ist.
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Selbst
wenn die Tinte aus den Düsenöffnungen
des Aufzeichnungskopfs ausströmt
oder ausläuft,
wird die Aufzeichnungsvorrichtung durch die Tinte verschmutzt, weil
im Allgemeinen die Düsenöffnungen
mit einem Deckel dicht verschlossen sind, um das Verstopfen der
Düsenöffnungen
zu verhindern.
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Die
Tinte, die in den ausgenommenen Bereich 181 hineingeströmt ist,
wird durch den ausgenommenen Bereich 184, wo der Zwischenraum
zu groß ist,
um die Kapillarkraft zu bewirken, durch die Schwerkraft hin zur
Verbindungskammer 183 zurückgeführt und dann durch die Öffnung 192 zur Tintenspeicherkammer 177,
nachdem die Tintenkartusche 170 wieder in ihre ursprüngliche
normale Haltung zurückgeführt worden
ist.
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Wenn
die Tinte von dem Aufzeichnungskopf verbraucht wird, wird die Tinte
in einer kleinen Kammer 177a gesammelt, die als ein ausgenommener Bereich
an dem Boden der Tintenspeicherkammer 177 ausgebildet ist.
Demzufolge wird der Tintenfüllstand
oberhalb der Kanalöffnung 170 beibehalten,
so dass die Tinte dem Aufzeichnungskopf 89 im Wesentlichen
bis zum letzten zugeleitet werden kann.
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Falls
die Tintenkartusche 170 ausgetauscht wird, um das Druckmedium
zu verändern
oder dergleichen, wird die Tintenkartusche 170 von der
Verbindungseinheit 201 entfernt, so dass die Tinteneinflussleitung 204 und
die Atmosphärenverbindungsleitung 205 abgezogen
werden. Als Ergebnis werden die Ventilelemente 188 und 195 der
Tintenzuleiteöffnung 178 und
die Atmosphärenverbindungsöffnung 179 durch
die Federn 187, 204 zurückgedrückt, um die Kanalöffnung 190 und
die Öffnung 192 dicht
zu verschließen,
die mit der Tintenspeicherkammer 177 in Verbindung steht.
Demzufolge kann verhindert werden, dass die Tinte oder das Tintenlösungsmittel in
der Tintenspeicherkammer 177 ausläuft oder sich verflüchtigt.
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In
dem obigen Beispiel ist die Tintenkartusche an dem Aufzeichnungskopf
durch die Verbindungseinheit 201 angebracht, die das System
zur Erzeugung des Unterdrucks hat. Die Tintenkartusche kann aber
auch angeschlossen werden, ohne den Differentialdruckventilmechanismus
zwischenzuschalten, der das System zur Erzeugung des Unterdrucks
bildet, wenn die Tintenhaltekraft bei dem Meniskus der Düsenöffnungen
in dem Aufzeichnungskopf vollständig
hoch ist.
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35 zeigt ein sechstes Beispiel der Verbindungseinheit
gemäß der Erfindung.
Die Verbindungseinheit 201 weist eine Tintenreservekammer 202 auf,
die sich vertikal auf einer Seite erstreckt, eine Atmosphärenverbindungsöffnung 205 und
eine Tinteneinflussverbindungsöffnung 204,
jeweils in der Form eines röhrenförmigen Elements
zur Verbindung mit einem externen System, die an einem oberen bzw.
unteren Teil der Tintenreservekammer 202 ausgebildet sind,
sowie eine Tintendurchflussöffnung 203,
die mit dem Aufzeichnungskopf 89 kommuniziert, und zwar
am Boden.
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Jede
der Verbindungsöffnungen 204, 205 hat ein
Verbindungsfenster 204a, 205a an ihrer Umfangsfläche und
beinhaltet darin ein axial beweglichen Ventilelement 207, 208.
Jedes der Ventilelemente 207, 208 ist so untergebracht,
dass ein Ende 220a, 230a eines Gleitschafts 220, 230 aus
der Verbindungsöffnung 204, 205 hervorsteht.
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Jedes
der Ventilelemente 207, 208 ist mit einer Dichtung 222, 232 versehen,
die an dem anderen Ende des Gleitschafts 220, 230 angepasst
und aus einem elastischen Material gemacht ist, um eine tintenspeicherseitige Öffnung 204b, 205b dicht
zu verschließen,
die mit der Verbindungsöffnung 204, 205 in
Verbindung steht. Wie oben erwähnt,
wird das Ventilelement 207, 208 in die Verbindungsöffnung 204, 205 so
eingesetzt, dass die Dichtung 222, 232 elastisch
mit der Öffnung 204b, 205b durch
die Wirkung einer Feder in Berührung
steht.
-
Die
Details der Ventilmechanismen, die die Ventilelemente 207, 208 verwenden,
werden unten beschrieben, indem die Tinteneinflussendverbindung 204 als
Beispiel genommen wird. Außerdem
kann die Konstruktion des Ventilmechanismus, die unten beschrieben
ist, auf die früheren
Beispiele angewandt werden.
-
Die
Verbindungsöffnung 204 in
der Form eines röhrenförmigen Elements
hat das Fenster 204a einer im Wesentlichen rechteckigen Öffnung mit
der Länge
L1 und der Breite W1, und erstreckt sich in einer Richtung einer
Mittellinie, wie in
-
35B dargestellt. Das Ventilelement 207 beinhaltet
den Gleitschaft 220, dessen Durchmesser ausreichend schmal
ist, dass der Tintenstrom nicht behindert wird, wobei die Steifigkeit
aber so ist, dass sie der Bewegung widersteht, und Verschlussbereiche 223,
jeweils mit einem bogenförmigen
Querschnitt, und mit einer Länge
L2 und einer Breite W2, um das Fenster 204a dicht zu verschließen. Die
Verschlussbereiche 223 sind an Rippen 224 gesichert, die
als ein Federsitz dienen, um in Regionen gegenüber den Fenstern 204a befindlich
zu sein, wenn das Ventilelement 207 mit einer Feder gezwungen
wird.
-
Auf
der Stopppositionsseite (linken Seite in der Zeichnung) des Verschlussbereichs 223 in
dem gezwungenen Zustand ist ein Bereich 223a zum Verhindern
eines Entfernens ausgebildet, um beweglich mit dem Fenster 204a der
Tinteneinflussverbindungsöffnung 204 im
Eingriff zu sein. In den Zeichnungen bezeichnet die Bezugsziffer 225, 235 eine Befestigung
mit einer Durchgangsöffnung 225a, 235a,
in welche der Gleitschaft 220, 230 eingesetzt ist,
zum beweglichen Lagern eines Endes 220a, 230a des
Gleitschafts 220, 230.
-
Wenn
die Tintenkartusche 170, die die in 28 gezeigte
Struktur hat, an der so aufgebauten Verbindungseinheit 201 angebracht
wird, wird der Gleitschaft 220, 230 der Verbindungseinheit 201 gepresst
und gegen die Vorspannkraft der Feder bewegt, so dass die Dichtung 222, 232 zur
Seite der Tintenreservekammer 202 hin bewegt wird, um die Öffnung 204b, 205b zu öffnen. In
gleicher Art und Weise wird das Ventilelement 188, 196 der
Tintenkartusche 170 (siehe 32) ebenfalls
geöffnet.
Demzufolge strömt
die Tinte in der Tintenkartusche in die Verbindungseinheit 201 hinein,
um es der Tinte zu ermöglichen,
dem Aufzeichnungskopf zugeleitet zu werden, wie zuvor beschrieben.
-
Wenn
die Tintenkartusche 170 von der Verbindungseinheit 201 entfernt
wird, weil die Tinte in der Tintenkartusche 170 vollständig verbraucht
ist oder weil die Tinte ausgetauscht wird, werden die Gleitschafte 220, 230 der
Verbindungseinheit 201 und die Ventilelemente 188, 196 der
Tintenkartusche 170 von ihren Lagerungen gelöst, so dass
die Ventile durch die Vorspannkraft der Federn geschlossen werden.
-
Demzufolge
werden die Atmosphärenverbindungsöffnung 205 und
die Tinteneinflussverbindungsöffnung 204 der
Verbindungseinheit 201 geschlossen, um ein sich Verflüchtigen
des Tintenlösungsmittels
aus der Atmosphärenverbindungsöffnung 205 und
ein Auslaufen der Tinte aus der Tinteneinflussverbindungsöffnung 204 zu
verhindern.
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In
einem Zustand, wo die Tintenkartusche 170 herausgezogen
wird, wird die Tinteneinflussverbindungsöffnung 204 der Verbindungseinheit 201 zur Atmosphäre hin freigelegt,
so dass das Lösungsmittel
der Tinte K, die an dem Fenster 204a anhaftet, sich verflüchtigt und
die Tinte sich verfestigt, wie in 36A dargestellt.
Wenn in diesem Zustand die Tintenkartusche 170 wieder angebracht
wird, werden der Gleitschaft 220, 230 der Verbindungseinheit 201 und
der Tintenkartusche 170 in einer Richtung des Pfeils A
zurückgedrückt, und
in diesem Vorgang wird der Bereich 223a zum Verhindern
des Entfernens entlang des Fensters 204a bewegt, um die
an dem Fenster 204a verfestigte Tinte wegzuwischen, wie
in 36B dargestellt.
-
Demzufolge
wird in einem Zustand, wo die Tintenkartusche 170 angebracht
wird, das Fenster 204a normal geöffnet, so dass die Tinte von
der Tintenkartusche 170 in die Verbindungseinheit 201 hineinfließt.
-
37 zeigt
im Detail den Strom der Tinte von der Tintenkartusche 170 zur
Verbindungseinheit 201. Wenn die Tinte in der Tintenkartusche 170 (37I) verbraucht ist und der Tintenfüllstand
bis auf einen schmalen Bereich 202a abfällt, der in der Tintenreservekammer 202 der Verbindungseinheit 201 ausgebildet
ist (37II), wird der Tintenfüllstand
der Tintenreservekammer 202 bei dem schmalen Bereich 202a dank
einer Kapillarkraft des schmalen Bereichs 202a gehalten.
-
Wenn
andererseits das Membranventil 61 gemäß einem durch den Tintenverbrauch
durch den Aufzeichnungskopf erzeugten Unterdruck geöffnet wird,
wirkt der Unterdruck auf die Tintenkartusche 170, so dass
die Tinte innerhalb der Tintenkartusche 170 über das
System 33 zur Erzeugung des Unterdrucks in den Aufzeichnungskopf
hineinströmt.
-
Die
Tinte der Tintenkartusche 170 wird dem Aufzeichnungskopf
zugeleitet (37III), während der
Tintenfüllstand
der Tintenreservekammer 202 bei einem Füllstand H oberhalb des Filters 66,
wünschenswerterweise
der Kanalöffnung 67,
gehalten wird. Alle Tinte in der Tintenkartusche 170 wird
dem Aufzeichnungskopf zugeleitet, ohne einen Tintenleerlauf innerhalb
der Verbindungseinheit zu verursachen, der nur schwer zu ersetzen
ist (37IV).
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In
dem obigen Beispiel wird der niedrigste Tintenfüllstand H der Tintenreservekammer 202 durch
eine Kapillarkraft des schmalen Bereichs aufrecht erhalten. Wenn
ein Schwimmelement 240 mit einem kreisförmigen Querschnitt in einen
oberen Bereich der Tintenreservekammer 202 eingesetzt wird, wie
in den 38I bis 38IV dargestellt,
kann aber die Tinte bei einem vorbestimmten Füllstand gehalten werden, ohne
dass man von der Kapillarkraft des schmalen Bereichs 202a abhängig wäre.
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Das
heißt,
in einem Fall, wo eine vorbestimmte Menge an Tinte vorhanden ist,
wie in 38I dargestellt, befindet sich
das Schwimmerelement 240 oberhalb des schmalen Bereichs 202a,
wodurch die Tinte ohne Hindernis ausgestoßen werden kann. Wenn der Tintenfüllstand
auf den Füllstand
H abfällt, wird
durch den schmalen Bereich 202a verhindert, dass das Schwimmerelement 240 fällt, so
dass eine Kapillarkraft bewirkt wird. Demzufolge kann der Tintenfüllstand
der Tintenreservekammer 202 auf den Füllstand H gehalten werden,
unabhängig
von der Abnahme der Tinte der Tintenkartusche (38II und 38III), und zwar auf die gleiche Art und
Weise wie zuvor beschrieben. Alle Tinte in der Tintenkartusche 170 wird
in den Aufzeichnungskopf geleitet, während dieser Zustand gehalten
wird (38IV).
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In
dem obigen Beispiel wird die Tintenkartusche 170 direkt
an der Verbindungseinheit 201 angebracht. Ein Füllstandsensor 241 kann
aber in der Verbindungseinheit 201 auf einer Höhe vorgesehen sein,
bei welcher der Füllstand
der Tintenreservekammer 202 beibehalten werden sollte,
und die Verbindungseinheit 201 kann mit einer Tintendurchflussöffnung 245 eines
Tintenspeicherelements 244 wie beispielsweise eines Tintenbeutels
durch eine Leitung 243 über
eine Flüssigkeitsförderpumpe 242 verbunden
werden, die durch den Füllstandsensor 241 gesteuert
wird, wie in 39 dargestellt. Diese Modifikation
bietet den gleichen Effekt. In diesem Fall ist es wünschenswert,
dass eine Atmosphärenverbindungsöffnung 246 bei
einem oberen Teil der Tintenreservekammer 202 ausgebildet
ist und mit einer Membran 247 geschlossen ist, die die
tintenabweisende Eigenschaft und die Luftdurchlässigkeit hat.
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40 zeigt
ein Beispiel einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, auf welche
die Tintenkartusche 170 und die Verbindungseinheit 201 angewandt
werden, worin ein Gehäusehauptkörper 251 zum
Aufnehmen eines Druckmechanismus und eines Kartuschenaustauschmechanismus
einen Deckel 252 an der oberen Fläche hat, welcher geöffnet oder
geschlossen werden kann, und ein Fenster 253 zum Einsetzen
und Herausziehen der Kartusche sowie einen Hebel 254 zum
Herausdrücken
der Kartusche sind an einem leicht zugänglichen Seitenbereich einer
vorderen Fläche 251a vorgesehen.
Ein Halter 255 für
geschnittene Bögen
ist an der rückwärtigen Fläche des
Gehäusehauptkörpers 251 vorgesehen,
und eine Papierzuführablage 256 befindet sich
auf einer unteren Seite der vorderen Fläche.
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41 zeigt ein Beispiel des Kartuschenaustauschmechanismus.
Ein Hebel 254 ist schwenkbar durch einen Drehpunkt 257 gelagert.
Der Hebel 254 erstreckt sich hin zur rückwärtigen Fläche eines Laufwagens 260,
der hin und her beweglich ist, während
er durch eine Führungswelle 258 geführt wird, und
an welchem ein Aufzeichnungskopf 259 vorgesehen ist. Befestigt
am vorderen Ende (am Ende auf der rückwärtigen Seite) des Hebels 254 ist
ein Arm 261, der sich parallel zu der Führungswelle 258 erstreckt.
Der Aufzeichnungskopf 259 ist mit den Verbindungseinheiten 201 verbunden,
die in 30 dargestellt sind, und wird
mit der Tinte aus den Kartuschen 170 über die jeweiligen Verbindungseinheiten 201 versorgt.
In diesem Beispiel ist der gemeinsame Aufzeichnungskopf 259 für die Verbindungseinheiten 201 vorgesehen,
aber es können
auch mehrere Aufzeichnungsköpfe
für die
jeweiligen Verbindungseinheiten 201 vorgesehen sein. Der
Arm 261 ist mit einem Pressstück 263 in Form einer
Walze versehen, die so breit ist, dass sie eine bestimmte Tintenkartusche 170 kontaktiert,
aber nicht eine benachbarte Kartusche 170. Das Pressstück 263 befindet
sich an einer Position gegenüber
dem Fenster 253 zum Einsetzen und Herausziehen.
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Mit
einem solchen Aufbau wird, wenn der Hebel 254 abwärts bedrückt wird
(in einer Richtung des Pfeils B in der Zeichnung), wie es in 41C dargestellt ist, das Pressstück 263 in
Richtung der vorderen Fläche
bewegt und versetzt eine ausgewählte
der Kartuschen 170, die dem Fenster 253 gegenüber liegt,
in Richtung der vorderen Fläche
(Pfeil C in der Figur). Demzufolge wird die ausgewählte Kartusche 170 von
dem Aufzeichnungskopf 89 gelöst und kann durch das Fenster 253 herausgenommen werden.
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Da
das Pressstück 263 aus
der Walze besteht, die sich drehen kann, kann verhindert werden, dass
eine unnötige
Kraft von außen,
verursacht durch die Drehung des Hebels 254, das heißt eine vertikale
Kraft, die zum Herausziehen der Tintenkartusche unnötig ist,
auf die Kartusche 170 und den Laufwagen 260 ausgeübt wird.
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Wenn
kein Druck mehr auf den Hebel 254 aufgebracht wird, wird
der Hebel 254 mittels eines Vorspannelements 264 aufwärts bewegt,
so dass das Pressstück 263 in
seine ursprüngliche
Position zurückgezogen
wird (41B).
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Die 42A und 42B veranschaulichen ein
Beispiel einer Tintenkartusche, das für die Aufzeichnungsvorrichtung
geeignet ist. Die Tintenkartusche ist grundsätzlich genauso aufgebaut wie
die Tintenkartusche 170, abgesehen davon, dass ein Griffbereich 175a am
anderen Ende ausgebildet ist, zusätzlich zu einem Führungsbereich 173 auf
der rückwärtigen Seite,
unter Berücksichtigung
der Handhabbarkeit zum Einsetzen und Herausziehen.
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In
diesem Beispiel wird, wenn die Tintenkartusche 170' auf einer Tafel
spezifiziert wird in einer Phase, wo die Tinte der Tintenkartusche 170' verbraucht
ist, der Laufwagen 260 in eine Position bewegt, an welcher
die spezifizierte Tintenkartusche 170' dem Kartuscheneinsetz- und -Herausziehfenster 253 des
Kartuschenhauptkörpers 251 gegenüber liegt.
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In
diesem Zustand wird, wenn der Hebel 254 herabgedrückt wird,
das Pressstück 263 in
Richtung der vorderen Fläche,
um den Führungsbereich 173 zu
pressen, der auf der rückwärtigen Seite
der Verbindungseinheit 201 hervorsteht. Demzufolge werden
die Atmosphärenverbindungsöffnung 179 und die
Tintenzuleiteöffnung 178 der
Tintenkartusche 170' von
der Verbindungseinheit 201 gelöst. In diesem Zustand kann,
wenn die Tintenkartusche 170' durch
Halten des Griffbereichs 175a mit einem Finger herausgezogen
wird, die Kartusche 170 aus der Verbindungseinheit 201 herausgezogen
werden. Da alle Ventilelemente 188, 196, 207 und 208 in
dem geschlossenen Ventilzustand sind, ist es möglich, zu verhindern, dass
die Tinte der Tintenkartusche 170 durch die Tintenzuleiteöffnung 178 ausläuft und
das Tintenlösungsmittel
der Verbindungseinheit 201 sich verflüchtigt beim Herausziehen der
Tintenkartusche.
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Wenn
in diesem Zustand eine neue Tintenkartusche 170 durch das
Fenster 253 nach hinten gedrückt wird, werden die Atmosphärenverbindungsöffnung 179 und
die Tintenzuleiteöffnung 178 der
Tintenkartusche 170 an der röhrenförmigen Atmosphärenverbindungsöffnung 205 angepasst
und an der Tintenzuleiteöffnung 204 der
Verbindungseinheit 201. Demzufolge werden die Ventilelemente 198, 188, 208, 207 der Öffnungen 179, 178, 205, 204 wechselseitig
zurückgezogen
und geöffnet,
so dass ein oberer Abschnitt der Tintenspeicherkammer 177 in
der Tintenkartusche und ein oberer Abschnitt der Tintenkammer 202 in
der Verbindungsöffnung 201 über die
kapillare schmale Nut 180 zur Atmosphäre hin geöffnet werden, und die Tinte
in der Tintenkartusche 170 strömt in die Verbindungseinheit 201 hinein.
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In
diesem Beispiel kann die Tintenkartusche durch Bewegen der Kartusche
in horizontaler Richtung eingesetzt oder herausgezogen werden, aber wenn
die Kartusche in einer Richtung bewegt wird, die nicht parallel
zu der Bewegungsrichtung der Kartusche ist, beispielsweise in einer
vertikalen Richtung, kann verhindert werden, dass der Laufwagen sich
beim Einsetzen oder Herausziehen bewegt. Demzufolge kann die Einsetz-
oder Herausziehrichtung geeignet ausgewählt werden abhängig von
der Gehäusestruktur
oder dergleichen.
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In
dem obigen Beispiel ist das Fenster 253 zum Einsetzen oder
Herausziehen der Kartusche an dem Gehäusehauptkörper ausgebildet. Der Deckel 252 kann
aber mit dem Fenster 253 ausgebildet sein, um den gleichen
Effekt zu erzielen, weil der Deckel beim Austauschen der Tintenkartusche
nicht geöffnet zu
werden braucht.
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In
dem obigen Beispiel wird außerdem
die Kartusche durch den manuellen Vorgang eingesetzt oder herausgezogen,
aber es kann auch ein elektromagnetisches Antriebssystem wie beispielsweise
ein elektromagnetischer Solenoid verwendet werden, um den gleichen
Effekt zu erzielen.