DE60311729T2

DE60311729T2 - Einrichtung mit einem Flüssigkeitsbehälter

Info

Publication number: DE60311729T2
Application number: DE60311729T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Netsu; Junji Shimoda; Toshihiko Ujita; Hideaki Okamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2023-11-15
Also published as: US20040135853A1; EP1422064B1; JP4018513B2; US7014306B2; EP1422064A1; DE60311729D1; JP2004167842A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsbehältervorrichtung für einen Drucker, der durch Ausstoßen von Tinte auf beispielsweise einen Druckbogen druckt, insbesondere betrifft die Erfindung eine Flüssigkeitsbehältervorrichtung, die von einem Gas/Flüssigkeits-Trennelement Gebrauch macht, um eine Flüssigkeit wie beispielsweise Tinte zuzuführen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Aus dem Stand der Technik ist als Tintenstrahldrucker ein Tintenstrahl-Druckkopf bekannt, der Tintentröpfchen ausstößt, wobei ein Haupttank dem Tintenstrahl-Druckkopf zuzuführende Tinte aufnimmt und ein Nebentank die aus dem Haupttank zugeführte Tinte speichert.
Für einen Tintenstrahldrucker dieser Art wurden zahlreiche Tintenzuführmechanismen vorgeschlagen und in die Praxis umgesetzt, die Tinte den Tintenstrahl-Druckköpfen zuleiten. Um die Tinte dem Tintenstrahl-Druckkopf (im folgenden einfach als Druckkopf bezeichnet) zuzuführen, wird die Kapillarkraft der Düse des Druckkopfs selbst genutzt, so daß keine externe Kraft einer Pumpe oder dergleichen erforderlich ist. Demnach wird kein Mechanismus benötigt, der die Tinte mit Druck aus einem Nebentank (Tintenvorratstank) dem Druckkopf zuführt, ausgenommen Spezialfälle. Damit Tintentröpfchen in stabiler Weise von der Düse des Druckkopfs wegfliegen, muß ein äußerst starker Unterdruck von (-) 30 [Pa] bis (-) 2.000 [Pa] bereitgestellt werden. Dies ist eine beträchtliche Herausforderung beim Entwerfen des Tintenstrahldruckers.
Um dies zu realisieren, wurden zahlreiche Versuche unternommen, einen Unterdruck-Erzeugungsmechanismus für eine Tintenbehältervorrichtung mit einem Tintenvorratstank bereitzustellen. Der Aufbau der herkömmlichen Tintenbehältervorrichtung wird im folgenden anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
19 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Tintenvorratsbehälters unter Verwendung eines Federbeutels. Gemäß 19 ist in diesem Tintenvorratsbehälter eine Schraubenfeder 222 in einem Beutel 221 angeordnet, der Tinte 223 aufnimmt, um einen Unterdruck zu erzeugen. Die elastische Kraft der Schraubenfeder 222, die aus Metall oder dergleichen besteht, liefert eine Ausdehnungskraft, die den Beutel 221 in Pfeilrichtungen S₁ und S₂ ausdehnt, so daß die Tinte 223 einen Unterdruck hervorruft. In diesem Tintenvorratsbehälter wird die Tinte 223 von einer Zuführöffnung 224 in dem Beutel 221 zugeführt.
20 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Tintenvorratsbehälters, der von einem Beutel mit Regulierungsventil Gebrauch macht. Wie in 20 zu sehen ist, ist in diesem Tintenvorratsbehälter ein Druckregulierventil 231 an einem Gehäuse 230 angebracht, welches einen Tinte 223 aufnehmenden Beutel 221 abdeckt. Das Druckregulierventil 231 bewirkt, daß Außenluft 233 in das Gehäuse 230 einströmt, um den durch die Innenluft 232 außerhalb des Beutels 221 hervorgerufenen Druck zu steuern, so daß in der in dem Beutel 221 enthaltenen Tinte 223 ein Unterdruck entsteht. Wenn bei diesem Tintenvorratsbehälter der Innendruck eines weichen, flexiblen Beutels 221 mit einem Mechanismus gesteuert werden soll, so nimmt üblicherweise die Anzahl von Bauteilen ebenso zu wie die Fertigungskosten. Es ist technisch schwierig, die Erzeugung eines Unterdrucks von etwa einigen hundert Pa zu handhaben. Ist ein Unterdruck- Erzeugungsmechanismus vorhanden, so verringern sich die Möglichkeiten, die nutzbare Tinte zu halten. Wenn außerdem der Beutel dünn ist, so ist nur geringe Dichtigkeit gegeben. Wenn die Tinte in dem dünnen Beutel während einer langen Zeitspanne gespeichert wird, kann Außenluft in den Beutel eintreten und ihn aufweiten, oder die Tinte in dem Beutel kann verdampfen. Wenn daher ein Unterdruck erzeugender Mechanismus zu dem Tintenvorratsbehälter mit dem Beutel hinzugefügt wird, so müssen, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten, zahlreiche Probleme gelöst werden.
21 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus einer derzeit gängigen Tintenbehältervorrichtung, die von einem Schwamm Gebrauch macht. Wie in 21 gezeigt ist, ist in dieser Tintenbehältervorrichtung innerhalb eines Gehäuses 240 mit Entlüftungsloch 242 und Zuführöffnung 243 ein Schwamm 241 untergebracht. Der Schwamm 241 kann durch Kapillarkraft Tinte halten. Damit läßt sich lediglich durch Wählen der Dichte des Schwamms ein gewünschter Unterdruck einstellen. Diese Tintenbehältervorrichtung hat einen äußerst einfachen Aufbau und läßt sich mit vergleichsweise geringen Kosten herstellen, wenn man von handelsüblichem Schwammaterial Gebrauch macht. Diese Tintenbehältervorrichtung kann auch klein bauen. Der erzeugte Unterdruck ist unabhängig von der Differenz der Lage der Tintenbehältervorrichtung.
Ein nach einem allgemeinen Schwamm-Fertigungsverfahren hergestellter Schwamm besitzt allerdings nicht ausreichend hohe Dichte, deshalb muß er anschließend auf ein gewisses Maß zusammengedrückt werden. Bei der Verwendung des Schwamms verschlechtert sich also die Nutzungswirkung der Tinte in dem Schwamm, im großen und ganzen kann der Schwamm mit Tinte bis nur etwa zu 70 % des Schwammvolumens gefüllt werden.
Im allgemeinen bestehen Teile eines Tintenstrahldruckers, die mit Tinte in Berührung treten, aus einem Metall, insbesondere aus rostfreiem Stahl, und wenn die Teile aus einem Harzmaterial bestehen, so handelt es sich um Polypropylen, Polyethylen oder Fluorkunststoff oder dergleichen. Wenn der Tintenberührungsbereich mit der Tinte in Berührung tritt, gelangen Spurenmengen des zersetzten Materials oder von Additiven in einigen Fällen in die Tinte. Handelsüblicher Schwamm besteht häufig aus Urethanharz und besitzt eine vergleichsweise geringe chemische Stabilität. Aus diesem Grund wird in den letzten Jahren Schwamm aus Polypropylen eingesetzt, der chemisch stabiler ist.
Weil ein poröser Körper wie beispielsweise Schwamm großflächig mit der Tinte in Berührung tritt, kann er chemisch mit der Tinte reagieren oder mit Zusatzstoffen der Tinte, die möglicherweise in der Tinte aufgelöst sind. In diesem Fall hat eine beträchtliche Menge des aus der Tinte kommenden Materials abträglichen Einfluß auf den Bereich in der Nähe der Düse. Es werden verschiedene Arten von Tinten eingesetzt, um den Einsatz von Tintenstrahldruckern auszuweiten, allerdings stellt die chemische Stabilität des Schwammaterials eine Herausforderung dar. Die Zusammensetzung der Tinte muß häufig unvermeidlich geändert werden, um die chemische Stabilität zu verbessern, wobei sich die physikalischen Eigenschaften verschlechtern.
Außerdem besitzt ein Tintenaufnahmekörper, der durch Komprimieren eines Urethanharz-Schwamms hergestellt ist, wie es oben erläutert wurde, eine vergleichsweise große Druckverteilung. Wenn ein solcher Tintenaufnahmekörper erneut mit Tinte wiederbefüllt wird, so enthält seine zusammengedrückte Struktur Luftbläschen, so daß die Tinten-Befüllungsrate allmählich schlechter wird. Dieses Phänomen tritt aus folgendem Grund in Erscheinung: bei der Wiederauffüllung mit Tinte gelangt die Tinte in den dichten Bereich des Tintenaufnahmekörpers zuerst, weil der dichte Bereich eine vergleichsweise große Kapillarkraft zeigt, während die Tinte in dem ausgedünnten Bereich des Tintenaufnahmekörpers nicht aufgefüllt wird. Demzufolge verbleiben Luftbläschen in dem ausgedünnten Bereich und bilden Luftblasen. Nachdem diese Luftblasen erst einmal entstanden sind, haben sie die Neigung, ihren Zustand auch dann beizubehalten, nachdem die Tinte abgezogen wurde. Bei wiederholter Neuauffüllung nehmen Größe und Anzahl der Luftbläschen zu, die Befüllungsrate nimmt ab.
22 zeigt eine weitere Ausgestaltung, die die gleiche Funktion hat wie der Schwamm und dazu dient, die Tinte zu halten und den Unterdruck zu erzeugen. 22 zeigt eine Anordnung, bei der anstelle eines porösen Körpers wie zum Beispiel eines Schwamms eine Mehrzahl dünner Platten 251 in einem Gehäuse 250 vorgesehen ist, um Lücken zu bilden, die Tinte halten. Die schmalen Lücken zwischen den dünnen Platten 251 dienen als Tintenbehälter oder -reservoir 253 (vergleiche zum Beispiel die japanische Patent-Offenlegungsschrift Ni. 4-179553, 3-139562 oder 2001-001682). Bei dieser Ausgestaltung hält der Tintenbehälter 253 die Tinte und erzeugt einen Unterdruck mit Hilfe der Kapillarkraft, ausgedrückt durch die klassische Gleichung h = 2Tcosθ/ρ gr. Auf diese Weise hat der Tintenvorratsbehälter, der die mehreren, in mehreren Lagen angeordneten dünnen Platten 251 nutzt, einen vergleichsweise einfachen Aufbau und ermöglicht eine zuverlässige Handhabung der Baugröße, die unabhängig ist vom Fertigungsverfahren, im Gegensatz zu der Verwendung des Schwamms.
Um die Tinte aus dem Tintenbehälter 253 zuverlässig abzuziehen, muß allerdings ein weiterer Kapillarkörper 255 vorhanden sein, der sich beträchtlich durch die einzelnen mehrlagigen dünnen Platten 251 hindurch erstreckt. Der Kapillarkörper 255 muß eine stärkere Kapillarkraft besitzen als der Tintenbehälter 253, was zu einem beträchtlich großen Tintenkanalwiderstand führt. Wenn daher diese Tintenbehältervorrichtung bei einem hochfrequenten Tintenstrahldrucker eingesetzt wird, der eine beträchtliche Menge Tinte verbraucht und zahlreiche Düsen besitzt, nimmt beim Zuführen der Tinte der dynamische Widerstand zu. Dementsprechend kommt es manchmal nicht zu einem Tintenausstoß aus einer Zuführöffnung 252.
Wie oben erläutert wurde, wird für den Tintenstrahldrucker nach einer Tintenvorratsvorrichtung gesucht, die billig herzustellen ist, die bezüglich Tinte chemisch stabil ist, die einen Unterdruck mit einem geringen Kanalwiderstand unabhängig von der Lage des Tintenvorratstanks erzeugt, und die die Tinte stabil dem Tintenstrahldrucker zuführt.
Insbesondere nimmt bei einem Tintenstrahldrucker, der den Druckvorgang ausführt, während Tinte in einem Nebentank nachgefüllt wird, welcher vorübergehend die aus einem Haupttank zugeleitete Tinte aufnimmt, bei wiederholter Auffüllung die Befüllungsrate der Tinte für den Nebentank ab. Dieses Phänomen ist ein kritisches Problem.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Tintenbehältervorrichtung anzugeben, die chemische Stabilität gegenüber einer Flüssigkeit gewährleistet durch eine Anordnung, die vergleichsweise billig hergestellt werden kann, die einen Unterdruck bei geringem Tintenkanalwiderstand unabhängig von verschiedenen Lagen des Tintentanks erzeugen kann, und die die Flüssigkeit stabil liefern kann.
Erreicht werden diese Ziele durch die Flüssigkeitsbehältervorrichtung nach Anspruch 1 und den Drucker nach Anspruch 11. Die übrigen Ansprüche beziehen sich auf Weiterentwicklungen.

(1) Eine Flüssigkeitsbehältervorrichtung enthält einen Flüssigkeitstank mit einem Speicher, der eine Flüssigkeit speichert, einem Unterdruck-Einleitteil, welches in den Speicher einen Unterdruck einleitet, ein Flüssigkeits-Einziehteil, das die Flüssigkeit in den Speicher durch den von dem Unterdruck-Einleitteil eingeleiteten Unterdruck einzieht, einen Flüssigkeitsbehälter, der in dem Speicher vorgesehen ist, um die in dem Speicher gespeicherte Flüssigkeit zu halten, wobei in der Wand des Speichers eine Flüssigkeitszufuhr vorgesehen ist, um die in dem Speicher gespeicherte Flüssigkeit zuzuführen, und ein Gas/Flüssigkeits-Trennelement, welches für den Unterdruck-Einleitteil vorgesehen ist, um nur Gas durchzulassen, und eine Unterdruck-Erzeugungseinrichtung, die Luft durch Ansaugen in den Speicher einzieht, damit der Unterdruck zustande kommt. Der Flüssigkeitsbehälter besitzt eine Mehrzahl dünner Körper, die mit Lücken voneinander in dem Speicher angeordnet sind, so daß die Flüssigkeit innerhalb des Speichers durch seitens der dünnen Körper erzeugten Kapillarkraft gehalten wird. Ein Flüssigkeitsführungsteil, welches sich in der Lücke zwischen einem Ende des Flüssigkeitsbehälters und einer Innenwand des Speichers befindet, ist derart ausgebildet, daß die Kapillarkraft in der Nähe der Flüssigkeitszuführungsöffnung größer ist als diejenige des Flüssigkeitsbehälters. In der Flüssigkeitsbehältervorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau gemäß der Erfindung dienen die Lücken, an denen die mehreren dünnen Körper einander gegenüberliegen, ohne einander zu berühren, als Flüssigkeitsbehälter. Die von dem Flüssigkeitsbehälter aufgenommene Flüssigkeit wird gehalten durch die Kapillarkraft der Flüssigkeit selbst. Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehältervorrichtung wird, da der Flüssigkeitsführungsteil die Kapillarkraft in der Nähe der Flüssigkeitszuführöffnung so einstellt, daß sie größer ist als diejenige des Flüssigkeitsbehälters, die Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsbehälter aus der Flüssigkeitszuführöffnung geliefert, beispielsweise zu einem Flüssigkeitsausstoßkopf. Bei der Flüssigkeitsbehältervorrichtung gemäß der Erfindung wird die Flüssigkeit durch ausschließlich die mehreren dünnen Körper gehalten, und die Flüssigkeit wird gut zugeführt. Dementsprechend wird die chemische Stabilität gegenüber der Flüssigkeit gewährleistet durch eine Anordnung, die vergleichsweise billig gefertigt werden kann. Ein Unterdruck läßt sich bei geringem Kanalwiderstand unabhängig von verschiedenen Lagen des Flüssigkeitstanks erzeugen. Damit läßt sich die Flüssigkeit stabil zuleiten.
(2) Eine Flüssigkeitsbehältervorrichtung enthält einen Flüssigkeitstank mit einem Speicher, der eine Flüssigkeit speichert, einem Unterdruck-Einleitteil, welches einen Unterdruck in den Speicher einbringt, einen Flüssigkeits-Einziehteil, der die Flüssigkeit in den Speicher durch den Unterdruck einzieht, der von dem Unterdruck-Einleitteil hervorgerufen wird, einen Flüssigkeitsbehälter, der in dem Speicher vorgesehen ist, um die in dem Speicher gespeicherte Flüssigkeit zu halten, und eine Flüssigkeitszuführöffnung, die an dem Speicher vorgesehen ist, um die in dem Speicher gespeicherte Flüssigkeit zuzuführen, und eine Unterdruckerzeugungseinrichtung mit einem Gas/Flüssigkeits-Trennelement an der Stelle gegenüber dem Unterdruck-Einleitteil, um nur Gas durchzulassen, so daß in dem Speicher befindliche Luft durch Ansaugen abgezogen wird, um so den Unterdruck hervorzurufen. Der Flüssigkeitsbehälter besitzt eine Mehrzahl dünner Körper, die voneinander durch Lücken in dem Speicher angeordnet sind, so daß die Flüssigkeit in dem Speicher gehalten wird durch Kapillarkraft, die durch die dünnen Körper hervorgerufen wird. Ein Flüssigkeitsführungsteil an der Lücke zwischen einem Ende des Flüssigkeitsbehälters und einer Innenwand des Speichers ist so vorgesehen, daß die Kapillarkraft in der Nähe der Flüssigkeitszuführöffnung größer ist als diejenige des Flüssigkeitsbehälters.
(3) Die Flüssigkeitsbehältervorrichtung gemäß (1) und (2), bei der die Innenwand des Speichers eine Nut aufweist an einer Stelle benachbart zu dem Flüssigkeits-Einleitteil, erzeugt eine Kapillarkraft, die größer ist als die des Flüssigkeits-Einleitteils.
(4) Die Flüssigkeitsbehältervorrichtung gemäß (1) bis (3) sieht vor, daß die Lücken zwischen den dünnen Körpern in dem Flüssigkeitsbehälter allmählich größer werden, je weiter sich die Lücken von dem Flüssigkeits-Einleitteil entfernen.
(5) Bei der Flüssigkeitsbehältervorrichtung nach (1) bis (4) fallen die Lücken zwischen den dünnen Körpern in dem Flüssigkeitsbehälters in einen Bereich von 0,05 mm (einschließlich) bis 0,5 mm (einschließlich).
(6) In der Flüssigkeitsbehältervorrichtung gemäß (1) bis (5) fällt die Kapillarkraft des Flüssigkeitsbehälters in einen Bereich von 30 Pa (einschließlich) bis 2.000 Pa (einschließlich).
(7) Bei der Flüssigkeitsbehältervorrichtung gemäß (1) bis (6) ist das Gas/Flüssigkeits-Trennelement porös.
(8) Bei der Flüssigkeitsbehältervorrichtung gemäß (1) bis (6) ist das Gas/Flüssigkeits-Trennelement ein gasdurchlässiger Film aus porösem Werkstoff.
(9) Bei der Flüssigkeitsbehältervorrichtung gemäß (1) bis (6) ist das Gas/Flüssigkeits-Trennelement ein gasdurchlässiger Film aus einem porösen Harzmaterial. Als poröses Harzmaterial kommt beispielsweise PTFE (Polytetrafluorethylen) oder ein ähnlicher Werkstoff in Betracht.
(10) Bei der Flüssigkeitsbehältervorrichtung gemäß (7) bis (9) ist das Gas/Flüssigkeits-Trennelement einer Abweisungsbehandlung unterzogen.
(11) Bei einem Drucker mit der Flüssigkeitsbehältervorrichtung gemäß (1) bis (4) ist vorgesehen, daß der Drucker durch Ausstoßen von Tinte durch einen Druckkopf druckt.

Wie oben beschrieben wurde, besitzt die erfindungsgemäße Flüssigkeitsbehältervorrichtung einen Flüssigkeitsbehälter mit einer Mehrzahl dünner Körper, die mit Lücken voneinander in einem Speicher angeordnet sind, und einen Flüssigkeits-Einleitteil, vorgesehen an einer Lücke zwischen einem Ende des Flüssigkeitsbehälters und einer Innenwand des Speichers derart, daß eine Kapillarkraft in der Nähe einer Flüssigkeitszuführöffnung größer ist als die des Flüssigkeitsbehälters. Deshalb läßt sich chemische Stabilität bezüglich der Flüssigkeit durch eine Anordnung erhalten, die sich vergleichsweise billig herstellen läßt. Unterdruck kann bei geringem Kanalwiderstand unabhängig von unterschiedlichen Lagen des Flüssigkeitstanks erzeugt werden. Damit kann die Flüssigkeit stabil zugeleitet werden. Weitere Ziele und Vorteile außer den bereits oben erwähnten sind für den Fachmann durch die Lektüre der nachfolgenden Beschreibung eine bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. In der Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die Bestandteil der Erfindungsbeschreibung sind und in Beispiel der Erfindung zeigen. Dieses Beispiel ist allerdings nicht erschöpfend für die verschiedenen möglichen Ausführungsformen der Erfindung, so daß auf die beigefügten Ansprüche Bezug genommen wird, um den Schutzumfang der Erfindung festzulegen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, die einen Serien-Tintenstrahldrucker gemäß der Erfindung zeigt;
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 1 zur Darstellung des Tintenstrahldruckers;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Druckkopfs für den Tintenstrahldrucker;
4 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht des Druckkopfs;
5 ist eine Längsschnittansicht und zeigt den Zustand des Druckens des Tintenstrahldruckers;
6 ist eine Längsschnittansicht eines Ausschaltzustands oder Wartezustands des Tintenstrahldruckers;
7 ist eine Längsschnittansicht eines Zustands der Tintenauffüllung des Tintenstrahldruckers;
8 ist eine Querschnittansicht eines Zustands beim Drucken eines weiteren Tintenstrahldruckers;
9 ist eine Seitenansicht eines Reservoir-Tintentanks für den in Figur gezeigten Tintenstrahldrucker;
10 ist eine Querschnittansicht eines Ausschalt- oder Wartezustands des in 8 gezeigten Tintenstrahldruckers;
11 ist eine Querschnittansicht eines Tinten-Auffüllzustands des Tintenstrahldruckers nach 8;
12A, 12B und 12C sind Ansichten zum Erläutern eines Tintenreservoirs gemäß der ersten Ausführungsform, wobei 12A eine Schnittansicht von vorne, 12B eine Schnittansicht entlang der Linie I-I in 12A und 12C eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 12A ist;
13A, 13B und 13C sind Ansichten zum Beschreiben, wie Tinte in das Tintenreservoir strömt, wobei 13A eine Schnittansicht von vorne, 13B eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 13A und 13C eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 13A ist;
14A, 14B und 14C sind Ansichten zum Erläutern eines Tintenreservoirs der zweiten Ausführungsform, wobei 14A eine vorderseitige Schnittansicht, 14B eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 14A und 14C eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 14A ist;
15A, 15B und 15C sind Ansichten zum Erläutern dünner Körper als Bestandteile des Tintenreservoirs, wobei 15A eine Frontansicht, 15B ein Grundriß und 15C eine Seitenansicht ist;
16 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in 14A und zeigt Nuten in der Nachbarschaft eines Tintenführungsbereichs;
17A und 17B sind Ansichten zum Erläutern eines Tintenreservoirs gemäß der dritten Ausführungsform, wobei 17A eine vorderseitige Schnittansicht und 17B eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in 17A ist;
18 ist eine perspektivische Ansicht, die einen dünnen Körper zeigt, welcher das Tintenreservoir bildet;
19 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern des Aufbaus einer herkömmlichen Tintenreservoirvorrichtung mit Federbeutelaufbau;
20 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern des Aufbaus eines herkömmlichen Tintenreservoirs vom Beuteltyp mit zusätzlichem Regulierventil;
21 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern des Aufbaus einer herkömmlichen Tintenreservoirvorrichtung vom Schwamm-Typ; und
22 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern des Aufbaus einer herkömmlichen Tintenreservoirstruktur vom mehrlagigen Kapillarkraft-Typ.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die praktischen Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert.
(Erste Ausführungsform)
1 und 2 sind Schnittansichten, die den schematischen Aufbau eines Tintenstrahldruckers dieser Ausführungsform veranschaulichen. Er verwendet ein serielles Abtastschema, bei dem der Tintenstrahlkopf sich in der Hauptabtastrichtung bewegt.
Wie in 1 zu sehen ist, besitzt der Tintenstrahldrucker (im folgenden einfach als Drucker bezeichnet) einen Zuführabschnitt 1 zum Zuführen eines Druckmediums S, einem Druckabschnitt 2, der Tinte auf das Druckmedium S gibt, um ein Zeichen, ein Bild oder dergleichen zu drucken, einen Tinten-Wiederauffüllungsabschnitt 3, der die Tinte auffüllt, und eine Abdeckung 4, die ein Außengehäuse bildet.
Die Abdeckung 4 besitzt eine Einführöffnung 4a, durch die das Druckmedium S eingeführt wird, und eine Austragöffnung 4b, über die das Druckmedium S ausgetragen wird. Ein Bild oder dergleichen wird auf das über die Einführöffnung 4a eingeführte Druckmedium S mit Hilfe des Druckabschnitts 2 gedruckt, und das Druckmedium S wird über die Austragöffnung 4b ausgetragen.
Der Zuführabschnitt 1 besitzt im Inneren eine Seitenplatte 6 innerhalb der Abdeckung 4, einen Träger 4, der eine Mehrzahl von Druckmedien S trägt, eine Transportwalze 9, die das Druckmedium S zuführt, und ein Führungsglied 11. Der Träger 8 wird durch die elastische Kraft einer Schraubenfeder 7 in Richtung auf die Transportwalze 9 oberhalb des Trägers 8 vorgespannt. Die Transportwalze 9 liegt an dem Druckmedium S an, welches sich an der obersten Stelle von den mehreren Druckmedien S auf dem Träger 8 befindet. Das Führungsglied 11 führt ein Druckmedium S, welches von einem Separiermechanismus 10 separiert wurde, zu dem Druckabschnitt 2. Oberhalb des Transportwegs für das Druckmedium S detektiert ein Photosensor 12 das Druckmedium S, wenn es sich stromabwärts des Führungsglieds 11 bewegt.
Außerdem besitzt der Drucker Transportwalzen 13, die das von dem Zuführabschnitt 1 zugeführte Druckmedium S mit konstanter Geschwindigkeit transportieren, und ein Paar Austragwalzen 14, die das mit einem Bild oder dergleichen bedruckte Druckmedium S austragen.
Wie in den 1 und 2 zu sehen ist, besitzt der Druckabschnitt 2 einen Druckkopf 20a, der Tinte auf das Druckmedium S ausstößt, einen Reservoir-Tintentank 20, der die Tinte zu dem Druckkopf 20a liefert, und einen Schlitten 19, der den Druckkopf 20a und den Reservoir-Tintentank 20 hält.
Der Schlitten 19 wird beweglich von Führungswellen 15 und 16 in Hauptabtastrichtung (Breitenrichtung des Druckmediums S) entsprechend den Pfeilrichtungen m₁ und m₂ in 2 geführt. Der Schlitten 19 wird in der Hauptabtastrichtung durch eine Antriebskraft bewegt, die seitens eines (nicht gezeigten) Schlittenmotors über einen Riemen 18 übertragen wird, der sich zwischen einem Paar Riemenscheiben 17 erstreckt. Der Reservoir-Tintentank 20 ist lösbar am Schlitten 19 angebracht. Der Druckkopf 20a stößt die von dem Reservoir-Tintentank 20 zugeführte Tinte auf der Grundlage von Druckinformation, beispielsweise Bildinformation, aus.
Der Reservoir-Tintentank 20 besitzt ein Tintenreservoir zur Aufnahme der Tinte. Die Ausgestaltung des Tintenreservoirs wird weiter unten näher erläutert.
Der Drucker dieser Ausführungsform besitzt eine Kopfpatrone, in der der Reservoir-Tintentank 20 und der Druckkopf 20a integriert miteinander gekoppelt sind. Der Reservoir-Tintentank (im folgenden auch einfach als Reservoir bezeichnet) 20 und der Druckkopf 20a können getrennt und lösbar angekoppelt sein. Alternativ können das Reservoir 20 und der Druckkopf 20a getrennt an dem Schlitten 19 gelagert sein. Wie in 1 gezeigt ist, besitzt der Drucker eine elektrische Verdrahtungsplatine 24, die innerhalb der Abdeckung 4 angeordnet ist. Mehrere Betätigungstasten 23 stehen von der Außenfläche der Abdeckung 4 durch diese hindurch nach außen vor. Außerdem besitzt der Drucker einen Steuerschaltungsteil 25, der den Drucker über die Verbindung mit einem Host-Computer steuert. Der Steuerschaltungsteil 25 besitzt eine innerhalb der Abdeckung 4 befindliche elektrische Steuer-Verdrahtungsplatine. Ein Mikrocomputer, ein Speicher und dergleichen sind auf der elektrischen Steuer-Verdrahtungsplatine angeordnet.
Wie in 6 gezeigt ist, sind Deckelglieder 61 und 54, die durch Schraubenfedern 67 und 68 in Pfeilrichtung m₂ vorgespannt, verschieblich auf die Oberflächen eines Röhrchens 21a bzw. einer Leitung 55 aufgesetzt, die in dem Drucker vorgesehen sind. Das Röhrchen 21a und die Leitung 55 besitzen Verbindungslöcher 21f und 55a, die von den Deckelgliedern 61 bzw. 54 geöffnet/geschlossen werden. Das Röhrchen 21a und die Leitung 55 besitzen verschlossene freie Enden, ihre proximalen Enden sind verbunden, um den in 1 gezeigten Tintentank 22 aufzufüllen. Ein vertikal bewegliches Auffüll-Deckelglied 69 und ein Wiederherstellungs-Deckelglied 70 befinden sich innerhalb des Druckers. Das Wiederherstellungs-Deckelglied 70 ist mit einem (nicht gezeigten) Ausschußflüssigkeitsbehälter über eine Wiederherstellungs-Saugpumpe 71 verbunden. Eine das Druckmedium S führende Gegendruckplatte 72 befindet sich auf dem Transportweg für das Druckmedium S an einer Stelle zum Drucken des Bildes oder dergleichen mit Hilfe des Druckkopfs 20a.
6 zeigt einen Zustand, in welchem der Druckkopf 20a sich von seiner Ausgangsstellung bewegt hat und die Stromzufuhr des Druckers ausgeschaltet ist. In diesem Zustand bewegen sich die Deckelglieder 69 und 70 nach oben, und das Wiederherstellungs-Deckelglied 70 dichtet eine Öffnungsfläche 44a des Druckkopfs 20a ab. In diesem Fall verschließt das Zufuhr-Deckelglied 61 eine Tinteneinlaßöffnung, während es das Verbindungsloch 21f des Röhrchens 21a schließt. Gleichzeitig befindet sich das Zufuhr-Deckelglied 61 an einer Stelle, in der es ein Belüftungsloch 64 nicht verschließt. Folglich kann in diesem Zustand Luft einströmen und ausströmen zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Reservoirs 20, abhängig von den Druckschwankungen in dem Reservoir 20, die durch eine Änderung der Umgebungstemperatur hervorgerufen werden. Das Deckelglied 54 verschließt eine gemeinsame Saugöffnung 53, während es das Verbindungsloch 55a der Leitung 55 verschließt. Der Tintenausstoßzustand des Druckkopfs 20a in der Ruhestellung läßt sich durch einen Kopfausstoß-Wiederherstellungsvorgang aufrecht erhalten (hier im folgenden als Wiederherstellungsvorgang bezeichnet), um Tinte auszutragen, die keinen Beitrag zum Drucken eines Bildes leistet. Der Wiederherstellungsvorgang beinhaltet einen Vorgang zum Einleiten des Unterdrucks, der von der Wiederherstellungs-Saugpumpe 71 erzeugt wird, in das Wiederherstellungs-Deckelglied 70, um zwangsweise durch Ansaugen Tinte aus der Öffnung 44 des Druckkopfs 20a zu saugen und abzuleiten, einen Vorgang zum Austragen der Tinte aus der Öffnung 44 in das Wiederherstellungs-Deckelglied 70 und dergleichen.
7 zeigt einen Zustand, in welchem die Tinte zu dem Reservoir 20 zu leiten ist. Wenn die Tinte wieder aufgefüllt wird, wird der Druckkopf 20a weiter aus der Ruhestellung nach 6 in Pfeilrichtung m₁ bewegt und an der Tinten-Auffüllstelle positioniert. Wenn der Druckkopf 20a sich zu der Tinten-Auffüllstelle bewegt, bewegen sich folglich die Deckelglieder 69 und 70 nach oben, und das Auffüll-Deckelglied 69 verschließt die Öffnungsfläche 44a des Druckkopfs 20a. Das Auffüll-Deckelglied 69 dichtet die Öffnung 44 des Druckkopfs 20a ab. Das Zufuhr-Deckelglied 61 bewegt sich relativ zu dem Röhrchen 21a, um das Verbindungsloch 21f zu öffnen, während es die Tinteneinlaßöffnung 20b verschließt. Das Verbindungsloch 21f mündet in das Reservoir 20 zur Bildung eines Tintenzuführkanals zwischen dem Reservoir 20 und einem Auffüll-Tintentank 22. Wenn das Deckelglied 61 das Belüftungsloch 64 verschließt, strömt keine Tinte aus dem Reservoir 20 in das Belüftungsloch 64.
Das Deckelglied 54 bewegt sich relativ zu der Leitung 55, um das Verbindungsloch 55a zu öffnen. Letzteres bildet einen Saugkanal zwischen der gemeinsamen Saugöffnung 53 und einer Auffüll-Saugpumpe 31. In dem Saugkanal befindet sich ein poröses Element 48.
Um Tinte aufzufüllen, wird in dem Reservoir 20 befindliche Luft durch Ansaugen mit der Auffüll-Saugpumpe 31 durch das poröse Element 48 hindurch abgezogen und in einen (nicht gezeigten) Ausschußflüssigkeitsbehälter ausgetragen. Auf diese Weise wird das Innere des Reservoirs 20 auf Unterdruck eingestellt, und dieser Unterdruck zieht die Tinte aus dem Auffüll-Tintentank 22 in das Reservoir 20. Die in das Reservoir 20 strömende Tinte sickert in das Tintenreservoir 41. Dabei steigt der Flüssigkeitsspiegel der Tinte an.
Die Anstiegsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsspiegels der Tinte hängt ab von der Saugkraft der Auffüll-Saugpumpe 31 und wird folglich auf eine geeignete Geschwindigkeit abhängig von der Leistung der Auffüll-Saugpumpe 31 eingestellt. Wenn der Flüssigkeitsspiegel der Tinte das poröse Element 48 erreicht, hält das Auffüllen der Tinte automatisch an, weil das poröse Element 48 die Tinte nicht durchläßt, das heißt keine Flüssigkeitsmoleküle durchläßt.
Wenn der Tinten-Saugvorgang abgeschlossen ist, wird der Druckkopf 20a in die Ruhe- oder Ausgangsstellung oder aber in eine Druckstellung bewegt, so daß der Drucker wieder in den in 6 oder 5 dargestellten Zustand gelangt.
3 ist eine perspektivische Ansicht der Kopfpatrone, 4 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der Kopfpatrone.
Insbesondere wird der Druckkopf 20a gebildet durch eine Mehrzahl von Kopfteilen, die unabhängig voneinander für die einzelnen Tintenfarben vorgesehen sind. Jeder Kopfteil besitzt eine gemeinsame Tintenkammer 43, die mit einer zugehörigen Tintenzuführöffnung 42 des Reservoirs 20 in Verbindung steht, außerdem mehrere Öffnungen 44 zum Austragen von Tintentröpfchen. Ein (nicht dargestellter) Ausstoßenergiegenerator zum Erzeugen von Energie, die zum Ausstoßen von Tinte aus den Öffnungen 44 benötigt wird, ist an einem Tintenkanal ausgebildet, durch den die gemeinsame Tintenkammer 43 und die Öffnungen 44 miteinander kommunizieren.
Bei dieser Ausführungsform bilden die Nuten in den Oberseiten der Reservoirs 20 und einer oberen Platte 60, die mit den Oberseiten gekoppelt ist, Entlüftungskanäle 49 bis 51 und 52 zwischen den Reservoirs 20 und der gemeinsamen Saugöffnung 53 sowie zwischen den Reservoirs 20 und den Entlüftungslöchern 64. Das Entlüftungsloch 64 dieser Ausführungsform hat einen vergleichsweise kleinen Durchmesser. Um zu verhindern, daß das Entlüftungsloch 64 durch Tinte verschlossen wird, die an den Tinteneinlaßöffnungen 20b und in deren Nähe haftet, brauchen die Querschnittsflächen der Entlüftungskanäle 52 selbst nicht geändert zu werden, nur das offene Ende des Entlüftungslochs 64 wird entsprechend groß ausgebildet. Jedes Reservoir 20 besitzt ein poröses Element 48.
Das poröse Element 48, welches sich in jedem Reservoir 20 befindet, dient als Gas/Flüssigkeits-Trennelement, welches die Tinte nicht durchläßt, sondern ausschließlich Gas wie zum Beispiel Luft oder Wasserdampf durchläßt. Das poröse Element 48 bildet einen dünnen Film aus beispielsweise PTFE (Tetrafluorethylen-Harz) oder einem ähnlichen porösen Harzmaterial. Wie in 4 gezeigt ist, kommuniziert der Austragkanal für Luft in jedem Reservoir 20 zwischen dem entsprechenden porösen Element 48 und Entlüftungskanal 49 über die gemeinsamen Entlüftungskanäle 50 und 51 mit der gemeinsamen Saugöffnung 53. Luft in dem Reservoir 20 wird durch Ansaugen mit der Auffüll-Saugpumpe 31 aus dem Deckelglied 54 abgezogen, welches in inniger Berührung mit der offenen Fläche der gemeinsamen Saugöffnung 53 steht, wobei das Absaugen über die Leitung 55 erfolgt, wie weiter unten beschrieben wird. In anderen Worten: die Entlüftungskanäle 49 bis 51, die gemeinsame Saugöffnung 53 und dergleichen entsprechen dem Unterdruck-Einleitteil gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das poröse Element 48 hat dann ausreichende Funktion, wenn es seine Gas/Flüssigkeits-Trennfunktion erfüllt. Es können unterschiedliche Materialarten für das poröse Element 48 abhängig vom Tintentyp und den Anwendungszwecken des porösen Elements 48 verwendet werden. Beispielsweise können andere Werkstoffe als ein gasdurchlässiger Film aus Tetrafluorethylen-Harz verwendet werden, so zum Beispiel kann Porzellan, nicht glasierte Tonware, Keramikmaterial oder ein ähnliches poröses Material verwendet werden. Alternativ kann als gasdurchlässiges Element ein mechanisches Ventil eingesetzt werden, welches dann öffnet, wenn Gas durchströmt, und schließt, wenn Flüssigkeit durchströmen will.
Was das Material des porösen Materials 48 angeht, kommen in Betracht: ein Fluorplastik wie beispielsweise PTFE (Polytetrafluorethylen), Polychlortrifluorethylen, ein Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer, ein Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer, ein Tetrafluorethylen-Ethylen-Copolymer oder dergleichen, die deshalb besonders geeignet sind, weil sie Gasdurchlässigkeit und chemische Beständigkeit aufweisen. Beispielsweise eignet sich besonders gut ein Film, der hergestellt wird durch Porös-Machen eines PTFE-Flachstücks durch monoaxiale oder biaxiale Orientierung. Wird ein poröser PTFE-Film als poröses Element 48 verwendet, so kann dieses auf einen gasdurchlässigen Träger gelegt werden, so daß mechanische Festigkeit garantiert ist. Als Trägerelement kommen ungewebter Stoff, Webstoff, ein Netz und dergleichen in Betracht.
Das poröse Element 48 kann mit einer Flüssigkeitsabweisungsbehandlung abhängig von der Beschaffenheit der Tinte versehen werden. Als flüssigkeitsabweisendes Mittel kommen unterschiedliche Arten eines fluorhaltigen Polymers mit einer Perfluoralkyl-Gruppe in Betracht. Ein Polymer mit einer fluorhaltigen Kette bildet einen Film mit geringer Oberflächenenergie auf der Oberfläche der Faser zur Schaffung eines flüssigkeitsabweisenden Effekts. Die Flüssigkeitsabweisungsbehandlung kann dadurch erfolgen, daß das poröse Element 48 imprägniert oder sprühbeschichtet wird mit dem flüssigkeitsabweisenden Mittel. Die Beschichtungsmenge für das flüssigkeitsabweisende Mittel ist vorzugsweise derart eingestellt, daß ausreichende Flüssigkeitsabweisung erreicht wird, ohne daß dabei die Gasdurchlässigkeit des porösen Elements 48 beeinträchtigt wird.
Wie in den 3 und 4 zu sehen ist, sind die gemeinsame Saugöffnung 53 und Tinteneinlaßöffnungen 20b in den Seitenflächen der Reservoirs 20 ausgebildet. Die Nuten in den Oberseiten der Reservoirs 20 und die obere Platte 60, die mit den Nuten in den Oberseiten verbunden ist, bilden jeweils einen Luftauslaßkanal zwischen den einzelnen Reservoirs 20Y, 20M, 20C und 20Bk und der gemeinsamen Saugöffnung 53 sowie zwischen den einzelnen Reservoirs 20Y, 20M, 20C und 20Bk und dem Entlüftungsloch 64. Das Entlüftungsloch 64 wird mit einem Dichtungselement 82 abgedichtet, wenn Tinte zuzuführen ist. Vier Entlüftungslöcher 64 für die vier unterschiedlichen Farben befinden sich an einer Stelle, so daß ein einziges Dichtungselement 82 sämtliche Löcher gleichzeitig abdichten kann. Diese Entlüftungslöcher 64 sind unabhängig voneinander an vier Stellen vorgesehen, so daß bei Schwankungen der Drücke in den Reservoirs 20 und beim Ausströmen von Tinte diese daran gehindert werden, sich miteinander innerhalb des Tintenkanals zu vermischen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist das poröse Element 48 an dem Reservoir 20 angebracht. Die vorliegende Erfindung läßt sich auch anwenden bei einer Anordnung, in der ein poröses Element in einem Drucker entsprechend einem Reservoir-Tintentank vorgesehen ist.
Ein Drucker und ein Reservoir-Tintentank gemäß einer weiteren Ausführungsform ähnlich der vorliegenden Ausführungsform wird anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben. Aus Gründen der einfacheren Darstellung sind gleiche Teile des oben beschriebenen Druckers hier mit entsprechenden Bezugszeichen versehen, auf eine nochmalige Beschreibung wird verzichtet.
Wie in 8 gezeigt ist, besitzt dieser Drucker ein poröses Element 128 an einer Stelle gegenüber einer gemeinsamen Saugöffnung 53 eines Reservoir-Tintentanks (im folgenden: Reservoir) 120 in einem Tinten-Auffüllzustand.
Ein Druckkopf 121, der Tinte in dem Reservoir 120 über dessen Düsenteil 121a ausstoßen kann, befindet sich in dem Reservoir 120 und wird beweglich in Pfeilrichtungen m₁ und m₂ als der Hauptabtastrichtung entlang von den Führungswellen 15 und 16 gelagert. Das Reservoir 120 und der Druckkopf 121 können lösbar an einem Schlitten gelagert sein, der von den Führungswellen 15 und 16 geführt wird.
Ein Tintenreservoir 124 zur Aufnahme der Tinte befindet sich innerhalb des Reservoirs 120. Wie in 8 gezeigt ist, besitzt das Tintenreservoir 124 eine Kerbe 124a, wo das distale Ende eines vorstehenden Elements 141 (welches weiter unten beschrieben wird) zum Zuführen von Tinte eingeführt wird. Mit Ausnahme der Kerbe 124a besitzt das Tintenreservoir 124 eine Außenform, die in 8 durch abwechselnd lange und zwei kurze gestrichelte Linienteile dargestellt ist. Das Reservoir 120 besitzt eine Tinteneinlaßöffnung 120a zum Einlassen der Tinte in das Tintenreservoir 124, eine Saugöffnung 120b, ein Entlüftungsloch 120c und eine (nicht gezeigte) Tintenzuführöffnung, die mit dem Druckkopf 121 in Verbindung steht.
In dieser Ausführungsform besitzt gemäß 9 das Reservoir 120 Tintenspeicher 120C, 120M, 120Y und 120Bk zur Aufnahme von Tinten mit der Farbe Cyan, Magenta, Gelb bzw. Schwarz. Jeder der Tintenspeicher 120C, 120M, 120Y und 120Bk besitzt eine Tinteneinlaßöffnung 120a, eine Saugöffnung 120b, ein Entlüftungsloch 120c und eine Tintenzuführöffnung. Berücksichtigt man den Umstand, daß schwarze Tinte besonders häufig verwendet wird, so ist der Tintenspeicher 120Bk für die schwarze Tinte größer ausgebildet als die übrigen Tintenspeicher 120C, 120M und 120Y. Der Düsenabschnitt 121a des Druckkopfs 121 ist für jede Tintenfarbe vorgesehen. Man beachte, daß das Tintenreservoir 120 und der Druckkopf 121 miteinander verbunden werden können, um eine Tintenstrahlpatrone zu bilden, andererseits aber auch getrennt für jede Tinte vorgesehen sein können.
Das hohle vorstehende Element 141 befindet sich in dem Drucker. Ein von einer Schraubenfeder 142 nach links vorgespanntes Dichtungsglied 143 ist verschieblich auf der Außenfläche des verstehenden Elements 141 aufgesetzt. Das vorstehende Element 141 besitzt ein Durchgangsloch 141a, welches von dem Dichtungsglied 143 geöffnet/geschlossen wird. Das vorstehende Element 141 besitzt ein geschlossenes distales Ende, das proximate Ende ist mit einem Auffüll-Tintentank 22 verbunden.
Ein Armelement 151 ist axial von einem Trägerelement 153 in dem Drucker schwenkbar in die Pfeilrichtungen r₁ und r₂ in 8 gelagert und wird durch die elastische Kraft einer Torsions-Schraubenfeder 154 in Pfeilrichtung r₁ vorgespannt. Ein Dichtungsglied 152 zur Bedeckung der Saugöffnungen 120b und der Entlüftungslöcher 120c des Reservoirs 120 ist am distalen Ende des Armelements 151 angebracht.
Das Dichtungsglied 152 besitzt eine Öffnung 152a, die mit der Saugöffnung 120b kommuniziert, und eine Dichtungsfläche 152b, die die Saugöffnung 120b und das Entlüftungsloch 120c verschließen kann. Die Öffnung 152a ist über ein Saugröhrchen 31a mit einer Auffüll-Saugpumpe 31 gekoppelt. Bei dieser Ausführungsform sind die Öffnungen 152a der Tintenspeicher 120C, 120M, 120Y und 120Bk über das Saugröhrchen 31a zusammengeführt, wie aus 9 entnehmbar ist, um mit der gemeinsamen Auffüll-Saugpumpe 31 zusammenzuarbeiten.
Das poröse Element 128, welches keine Tinte, sondern ausschließlich Gas durchläßt, ist an jeder Öffnung 152a angebracht. Das poröse Element 128 besteht aus dem gleichen Material wie das oben beschriebene poröse Element 48, seine Oberfläche wurde einer Flüssigkeits-Abweisungsbehandlung unterzogen, so wie das poröse Element 48. An dem Reservoir 120 befindet sich eine Klinge 156, die durch Wischen die Unterseite des Dichtungsglieds 152 einschließlich des porösen Elements 128 abkratzt. Ein Anschlag 155, der die obere Stellung des Armelements 151 reguliert, befindet sich an einer Stelle gegenüber dem distalen Ende des Armelements 151.
Ein Druckmedium S wird von einem (nicht gezeigten) Transportmechanismus in der Nebenabtastrichtung rechtwinklig zu den Richtungen der Pfeile m₁ und m₂ als Hauptabtastrichtung transportiert. Wenn die Hauptabtastung des Druckkopfs 121 unter Ausstoßen der Tinte im Verein mit dem Transport des Druckmediums S in der Nebenabtastrichtung wiederholt wird, wird auf dem Druckmedium S ein Bild oder dergleichen in sequentieller Weise erzeugt.
Bei dem Druckvorgang stößt der Druckkopf 121 die Tinte aus, um ein Zeichen oder Bild zu drucken, während er sich zu einer Stelle links von der Ausgangsposition gemäß 10 in Richtung der Pfeile m₁ und m₂ bewegt.
Wie in 10 zu sehen ist, bewegen sich, wenn der Druckkopf 121 sich in die Ausgangsstellung bewegt, die Deckelglieder 69 und 70 nach oben. Das Wiederherstellungs-Deckelglied 70 deckt den Düsenteil 121a des Druckkopfs 121 ab. Dabei verschließt das Dichtungselement 143 die Tinteneinlaßöffnung 120a bei gleichzeitigem Verschließen des Durchgangslochs 141a des vorstehenden Elements 141, und das Dichtungsglied 152 verschließt die Saugöffnung 120b. Wenn die Tinteneinlaßöffnung 120a und die Saugöffnung 120b auf diese Weise verschlossen sind, wird eine Zunahme der Viskosität der Tinte innerhalb des Reservoirs 120 verhindert.
Das poröse Element 128 ist getrennt von der Saugöffnung 120b in Richtung des Pfeils m₁ angeordnet, so daß es nicht in Berührung mit der in dem Reservoir 120 befindlichen Tinte gelangt. Im Ergebnis wird ein Kontakt des porösen Elements 128 mit der Tinte für eine lange Zeitspanne vermieden, so daß eine Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des porösen Elements 128 verhindert wird. Der Tinten-Ausstoßzustand des Druckkopfs 121 in der Ruhestellung läßt sich mit Hilfe des Wiederherstellungsvorgangs der ausgestoßenen Tinte, die keinen Beitrag zum Drucken von Bildern oder dergleichen leistet, gut aufrecht erhalten werden. Der Wiederherstellungsprozeß beinhaltet einen Vorgang des Erzeugens von Unterdruck, der von der Wiederherstellungsverarbeitungs-Saugpumpe 71 erzeugt wird, in dem Wiederherstellungsverarbeitungs-Deckelelement 70, um durch Ansaugen die Tinte zwangsweise aus der Öffnung des Düsenteils 121a auszuziehen, und einen Vorgang des Austragens der Tinte aus der Öffnung des Düsenteils 121a in das Wiederherstellungs-Deckelelement 70.
Bei der Nachfüllung der Tinte bewegt sich gemäß 11 der Druckkopf 121 weiter aus der Ruhestellung in die Tintenauffüllposition in Richtung des Pfeils m₁.
Wenn der Druckkopf 121 sich in die Tintenauffüllposition bewegt, bewegen sich die Deckelelemente 69 und 70 nach oben, und das Auffüll-Deckelelement 69 deckt den Düsenteil 121a des Druckkopfs 121 ab. Das Wiederauffüll-Deckelelement 69 dichtet die Öffnung des Düsenteils 121a ab. Dabei bewegt sich das Dichtungselement 152 relativ zu dem Vorsprung 141, um das Durchgangsloch 141a zu öffnen bei gleichzeitigem Schließen der Tinteneinlaßöffnung 120a. Das Durchgangsloch 141a mündet in das Reservoir 120, wodurch ein Tintenzuführsystem zwischen dem Reservoir 120 und dem Nachfülltank 22 gebildet wird. Das Dichtungselement 152 verschließt das Belichtungsloch 120c und verbindet die Öffnung 152a mit der Saugöffnung 120b, um ein Luftansaugsystem zwischen der Saugöffnung 120b und einer Nachfüll-Saugpumpe 31 zu bilden. Das poröse Element 128 befindet sich in dem Ansaugsystem.
Um das Reservoir 120 mit Tinte aufzufüllen, wird in dem Reservoir 120 befindliche Luft durch Ansaugen mit Hilfe der Auffüll-Saugpumpe 31 über das poröse Element 128 gezogen und in einen (nicht gezeigten) Ausschußflüssigkeitsbehälter ausgetragen. Auf diese Weise gelangt das Innere des Reservoirs 120 auf Unterdruck, und der Unterdruck zieht die Tinte aus dem Nachfüll-Tintentank 22 durch Ansaugen in das Reservoir 120. Der Tintenstrom in das Reservoir 120 sickert in das Tintenreservoir 124. Dabei steigt der Flüssigkeitsspiegel der Tinte. Die Anstiegsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsspiegel der Tinte hängt ab von der Saugkraft der Nachfüll-Saugpumpe 31 und wird abhängig von der Hubmenge der Auffüll-Saugpumpe 31 auf einen geeigneten Geschwindigkeitswert eingestellt. Wenn der Flüssigkeitsspiegel der Tinte das poröse Element 128 erreicht, läßt dieses keine Flüssigkeit wie zum Beispiel Tinte durch, und das Nachfüllen der Tinte kommt automatisch zum Stillstand. Das Nachfüllen der Tinte wird für die Tintenspeicher 120C, 120M, 120Y und 120Bk gleichzeitig gestartet und wird automatisch von dem porösen Element 128 gestoppt, wobei mit dem Tintenspeicher begonnen wird, der mit der Tinte als erstes befüllt wurde.
Wenn der Tinten-Nachfüllvorgang abgeschlossen ist, wird der Druckkopf 121 in die Ausgangsposition oder Druckposition bewegt, so daß der Drucker wieder den in 10 oder 8 dargestellten Zustand erreicht.
Wenn sich das Reservoir 120 bewegt, schlägt die Klinge 156 an der Unterseite des Dichtungselements 152 an, um dessen Unterseite abzustreifen, damit auch das poröse Element 128 abzustreifen, während das Armelement 151 in Pfeilrichtungen r₁ und r₂ bewegt wird, wie in 8 durch eine abwechselnd lange und zwei kurze gestrichelte Linien angedeutet ist. Mit diesem Abstreifvorgang werden Fremdsubstanzen wie beispielsweise viskose Tinte, die an dem porösen Element 128, der Öffnung 152a und der Dichtungsfläche 152b haften, entfernt, so daß das poröse Element 128, die Öffnung 152a und die Dichtungsfläche 152b in einem guten Zustand gehalten werden.
Von dem Drucker mit der oben beschriebenen Ausgestaltung wird ein Reservoir gemäß dem ersten Beispiel zur Anwendung bei der Struktur des Tintenreservoirs gemäß der Erfindung anhand der 12A, 12B und 12C erläutert. Um das Verständnis der Ausgestaltung zu erleichtern, zeigen die 12A, 12B und 12C ein Tintenreservoir für eine Tintenfarbe. Bei einem Mehrfarbendrucker sind mehrere Tintenreservoirs praktisch gleichen Aufbaus Seite an Seite angeordnet, wie dies in 4 gezeigt ist.
Wie in den 12A, 12B und 12C gezeigt ist, besitzt ein Gehäuse 161 eines Reservoirs 160 an seiner einen Seitenfläche eine Lufteinlaßöffnung 162, die mit dem Inneren des Gehäuses 161 in Verbindung steht. In der Mitte der Bodenfläche des Gehäuses 161 befindet sich ein Tintenzuführröhrchen 171. Tinte wird von der Tintenzuführöffnung 165 dem Druckkopf zugeleitet, und Luft wird von außen durch die Lufteinlaßöffnung 162 eingelassen.
Das Gehäuse 161 des Reservoirs 160 besitzt an seiner einen Seitenfläche eine Tinteneinlaßöffnung 170 zum Einlassen von Tinte in das Gehäuse 161. Die Tinteneinlaßöffnung 170 ist hermetisch mit einem Dichtungselement 178 abgedichtet.
Das Gehäuse 161 des Reservoirs 160 besitzt einen Entlüftungskanal 176 in der Oberseite. Der Entlüftungskanal 156 dient zum Einleiten des Unterdrucks in ein Tintenreservoir 166 (welches unten noch beschrieben wird), wenn die Tinte zugeführt wird. Wenn die Tinte über ein Tintenzuführröhrchen 177 in das Tintenreservoir 166 geleitet wird und der Flüssigkeitsspiegel ein poröses Element 175 erreicht, hält die Tintenzufuhr automatisch an. Das Dichtungselement 178 garantiert die Dichtigkeit im Gehäuse 161, wenn daran das Tintenzuführröhrchen 177 angeschlossen ist.
Wie in 12A zu sehen ist, sind mehrere dünne Körper 164 parallel zueinander mit Lückenabstand voneinander und von dem Gehäuse 161 angeordnet, wobei deren Außenflächen von mehreren Trägern 163 abgestützt und fixiert werden. Die Träger 163 sind in dem Gehäuse 161 an Stellen gegenüber den Ecken der mehreren dünnen Körper 164 angeordnet und garantieren einen vorbestimmten Lückenabstand zwischen den dünnen Körpern 164 und der Innenwand des Gehäuses 161.
Die mehreren dünnen Körper 164 besitzen jeweils quadratische Form und bestehen aus einem Werkstoff mit ausreichender Benetzbarkeit für Tinte, oder bestehen aus flachen Platten mit behandelten Oberflächen. Die Lücken bilden das Tintenreservoir 166 unter den mehreren dünnen Körpern 164. Wenn das Tintenreservoir 166 mit der Tinte gefüllt ist, erzeugt das Reservoir 160 eine Kapillarkraft. Die Tinte wird durch die Kapillarkraft gehalten.
Die Kapillarkraft läßt sich durch folgende Gleichung (1) ausdrücken: h = 2Tcosθ/ρ gr (1)wobei h [m] die Höhe, T [Nm] die Oberflächenspannung der Tinte, θ der Kontaktwinkel der Tinte bezüglich der dünnen Körper, ρ [kg/m³] die Tinten-Dichte, g [m/s²] die Erdbeschleunigung und r [m] der Radius des Kapillarröhrchens ist.
Wenn die dünnen Körper parallele Platten mit einer Lückengröße d sind, und jede Platte eine Länge besitzt, die ausreichend größer als die Lückengröße d ist, so läßt sich die Gleichung (1) folgendermaßen approximieren: h = 4Tcosθ/ρ gr (2)Wenn daher bei t = 0,03, cosθ = 1, ρ = 1.063 und g = 9,8, so erhält man h = 115 [mm] für d = 0,0001 [m] (≈ 0,1 [mm]).
In ähnlicher Weise liefert eine Berechnung unter Verwendung der Lückengröße d für die dünnen Körper als Parameter die Tabelle 1. Tabelle 1
Der Unterdruck, der an den Druckkopf zu legen ist, hängt ab von den Spezifikationen des Druckkopfs, liegt aber üblicherweise bei etwa (-) 0 bis (-) 200 [mm]. Natürlich schwankt der Unterdruck der Tinte in dem Reservoir abhängig von der Höhendifferenz zwischen dem Druckkopf und dem Reservoir, er muß folglich um diese Höhendifferenz versetzt sein.
Aus diesen Gründen beträgt der für die Tintenzufuhr erforderliche Unterdruck vorzugsweise von einigen minus zehn [mm] bis minus 200 [mm]. Wenn der Unterdruck unterhab der Untergrenze dieses Bereichs liegt, leckt möglicherweise Tinte aus der Öffnung des Druckkopfs. Wenn der Unterdruck höher als die Obergrenze dieses Bereichs ist, kann es zu einer Knappheit bei der Tintenzufuhr kommen, möglicherweise verringert sich die Druckdichte aufgrund unzureichender Tintenzufuhr, oder die Tinte läßt sich nicht ausstoßen. Die Lückengröße d des Tintenreservoirs 166, die diese Forderung erfüllt, liegt im Bereich von 0,05 [mm] (einschließlich) bis etwas unterhalb von 0,5 [mm] (einschließlich) gegenüber dem in Tabelle 1 gezeigten Ergebnis.
Ein Füllwirkungsgrad I [%] der Tinte bis zu dem von den n dünnen Körpern 164 belegten Volumen wird ausgedrückt durch: I = (n – 1)·d /{nt + (n – 1)·d} (3)in der Form der Beziehung mit der Lückengröße d des Tintenreservoirs 166, die oben erläutert wurde. Um den Wirkungsgrad der Tintenfüllung zu steigern, kann die Dicke t der dünnen Körper an 0 angenähert werden.
Was den Werkstoff der dünnen Körper 164 angeht, muß ein Material ausgewählt werden, dessen zersetztes Material oder dessen Additiv nicht in die Tinte eluiert, welches nicht mit der Tinte unter Erzeugung eines Reaktionsprodukts reagiert, oder nicht von der Tinte eingefangen wird und sich ausdehnt. Wie oben beschrieben wurde, werden im Hinblick auf den Tinten-Befüllungswirkungsgrad die dünnen Körper vorzugsweise möglichst dünn ausgebildet. Aber selbst dann, wenn die dünnen Körper dünn gestaltet werden, sollten sie vorzugsweise eine ausreichend große mechanische Festigkeit behalten.
Wenn während der Benutzung der Tinte zwischen einigen dünnen Körpern Tinte vorhanden ist, zwischen anderen dünnen Körpern jedoch nicht, bedingt durch eine ungleichmäßige Abnahme der Tinte, so werden bei vorhandener Tinte die dünnen Körper durch den Unterdruck der Kapillarkraft nach innen gezogen. Wenn diese Kraft die dünnen Körper unter Veränderung der Lückengröße verformt, ändert sich auch der Unterdruck. Die mechanische Festigkeit, die dies nicht gestattet, muß garantiert sein.
Außerdem muß die mechanische Festigkeit derart groß sein, daß die dünnen Körper sich nicht permanent verformen und ihre Lücken verändern bei mechanischer Schwingung oder bei Stößen.
Um die mechanische Festigkeit zu garantieren, die die Lücken bei Verwendung dünnerer Körper konstant hält, ist es wirksam, zwischen den dünnen Körpern Vorsprünge anzuordnen, die die gleiche Höhe besitzen wie die Lücken tief sind, und zwar an verschiedenen Stellen, wie in den 12A bis 12C durch Bezugszeichen 179 dargestellt ist.
Ein billiger Werkstoff, der diesen Forderungen genügt, sind dünne Körper aus rostfreiem Stahl geeignet, oder aber Kunststoff auf Olefinbasis wie beispielsweise Polypropylen, Polyethylen oder EVA (Ethylenvinylacetat-Harz), oder Kunststoff auf Teflonbasis wie zum Beispiel PTFE (Polytetrafluorethylen), aus dem leicht ein dünnes Flachstück hergestellt werden kann. Alternativ kann ein Kunststoff auf Polysulfonbasis oder dergleichen verwendet werden, der sich zu dünnen Körpern mit guter Fließfähigkeit formen läßt, um im Hinblick auf die Beschaffenheit der Tinte, die einfache Montage und dergleichen solche Materialien zu verwenden.
Die Verwendung eines Tintentanks mit einer Innengröße von 10 mm × 10 mm × 31 mm und dünnen Körpern aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,1 mm ergab einen Tintentank mit der in den 12A bis 12C dargestellten Struktur mit einer Lückengröße von 0,1 mm zwischen den dünnen Körpern, was einen Versuchsaufbau darstellte. Es wurde dafür der Wirkungsgrad bei der Befüllung mit Tinte gemessen.
Es konnten etwa 1,4 g Tinte verwendet werden, und man erzielte einen Wert nahe dem theoretischen Wert von 1,55 g.
Bei dieser Tintentank-Größe ergab die Verwendung von rostfreiem Stahlblech kein Festigkeitsproblem. Als die Anzahl und die Stellen der Vorsprünge eingestellt wurden, war es möglich, die Plattendicke auf 0,05 mm oder weniger zu verringern.
Der Tintenführungsteil 167 wird aus den dünnen Körpern 164 und der Innenwand des Gehäuses 161, wo sich die Tintenzuführöffnung 165 befindet, ausgebildet. Die Kapillarkraft des Tintenführungsteils 167 ist größer eingestellt als jegliche Kapillarkraft, die von irgendeinem Teil in dem Tintenreservoir zur Bildung einer Kapillarkraft entsteht. Die Träger 163 bilden einen Puffer 168, der keine Kapillarkraft erzeugt, um die dünnen Körper 164 herum mit einer Breite a oder c. Wenn beispielsweise Tinte mit einem großen Wasseranteil in einer Atmosphäre niedriger Temperatur gefriert und sich ausdehnt, dient der Puffer 168 als Raum, der die Ausdehnung absorbiert.
Nach dem Schmelzen gefrorener Tinte muß, damit die Tinte aus dem Puffer 168 in das Tintenreservoir 166 zurückgelangen kann, die Kapillarkraft des Puffers 168 kleiner sein als die des Tintenreservoirs 166.
Unter diesen Bedingungen reicht eine Lückengröße d, die sich aus den obigen Ausdrücken ableitet, aus, wenn folgende Bedingung erfüllt ist b < d < (a oder c) (4)soweit das Gehäuse 161 und die dünnen Körper 164 eine gewisse Benetzbarkeit für Tinte aufweisen.
13A, 13B und 13C sind Ansichten zum Erläutern des Fließzustands der Tinte im Tintenreservoir 166. Die Tinte in dem Reservoir 166 bildet einen Meniskus 169, weil sie die dünnen Körper 164 benetzt und Oberflächenspannung aufweist, und sie erzeugt einen Unterdruck innerhalb der Tinte. Die Tinte wird mit Abgabe über die Tintenzuführöffnung 165 zu dem Druckkopf verbraucht, und sie entfernt sich von den dünnen Körpern 164 sequentiell abhängig von der Kapillarkraft. Die Tinte füllt den Tintenführungsteil 167 in der Nähe der Tintenzuführöffnung 165 mit höherer Priorität aus, um eine Kapillarkraft größer als diejenige des Tintenreservoirs 166 zu erzeugen. Aus diesem Grund fängt die Tinte bei der Zufuhr zu dem Drucker keinerlei Luftblasen oder dergleichen ein, sondern sie bleibt stabil.
Der Strömungswiderstand der Tinte ist zum größten Teil die Scherspannung der Tinte gegenüber den dünnen Körpern 164, ansonsten wird kaum eine Widerstandskomponente erzeugt. Aus diesem Grund eignet sich das Reservoir dieses Beispiels besonders gut für einen Tintenstrahldrucker, der eine große Menge Tinte innerhalb kurzer Zeit verbraucht und mit hoher Druckgeschwindigkeit arbeitet.
(Zweite Ausführungsform)
14A, 14B und 14C zeigen ein Reservoir gemäß der zweiten Ausführungsform, die von der Struktur gemäß der Erfindung Gebrauch macht. In dem Reservoir dieser Ausführungsform sind die Ausgestaltungen und Funktionen der jeweiligen Teile die gleichen wie bei dem Reservoir der ersten Ausführungsform, allerdings sind diesem Reservoir zur Verbesserung der Zuverlässigkeit weitere Bestandteile hinzugefügt. In dem Reservoir dieser Ausführungsform sind aus Gründen der vereinfachten Darstellung die gleichen Teile wie in dem Reservoir der ersten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen versehen, ihre detaillierte Beschreibung entfällt.
Wie in 14A, 14B und 14C gezeigt ist, besitzt ein Tintenreservoir 166 eine sich verjüngende Form, bei der die Lückengröße d allmählich größer wird, je weiter die Lücke von der Tintenzuführöffnung 165 beabstandet ist.
15A, 15B und 15C sind Ansichten zum Erläutern der dünnen Körper 164, die bei der Ausgestaltung des Tintenreservoirs 166 mit der sich verjüngenden Form verwendet werden. Wie in den 15A, 15B und 15C zu sehen ist, werden die Lückengröße d der dünnen Körper 164 zum oberen Ende hin allmählich größer, und sie nehmen zum seitlichen Ende gegenüber der Seitenfläche eines Gehäuses 161 allmählich zu.
Da das Tintenreservoir 166 die sich verjüngende Form besitzt, ist die von dem Tintenreservoir 166 erzeugte Kapillarkraft um so größer, je näher man sich an der Tintenzuführöffnung 165 befindet, demzufolge die Tinte zuverlässiger in die Tintenzuführöffnung 165 eingeleitet werden kann.
An der Stelle benachbart zu einem Tintenführungsteil 167 sind mehrere Nuten 180 ausgebildet, die sich in der Bodenfläche des Gehäuses 161 befinden. Die Kapillarkraft der Nuten 180 ist auf einen Wert gleich oder größer demjenigen des Tintenführungsteils 167 eingestellt. Wenn die Kapillarkräfte diese Beziehung aufrecht erhalten, läßt sich die Tinte zuverlässig zu der Tintenzuführöffnung 165 leiten.
16 ist eine Draufsicht auf ein Beispiel der Nuten, die benachbart zu dem Tintenführungsteil 167 gebildet sind. Wie aus 16 hervorgeht, sind die Nuten 180 radial um die das Zentrum bildende Tintenzuführöffnung 165 herum ausgebildet. Die Kapillarkraft des gesamten Tintenführungsteils 167 wird eingestellt über die Breite d₄ jeder Nut 180. Deshalb ist dieses in den 15A, 15B und 15C dargestellte Beispiel so ausgebildet, daß es folgender Beziehung genügt: (d1, d3) > d2 > b > d4 (5)so daß die Kapillarkräfte der einzelnen Teile eine passende Beziehung zueinander beibehalten.
(Dritte Ausführungsform)
Schließlich soll ein Reservoir gemäß einer dritten Ausführungsform anhand der begleitenden Zeichnungen erläutert werden. 17A und 17B zeigen ein Reservoir gemäß einer dritten Ausführungsform. In dem Reservoir dieser Ausführungsform sind zur vereinfachten Beschreibung gleiche Elemente wie bei dem Reservoir der ersten Ausführungsform, die oben beschrieben wurde, mit gleichen Bezugszeichen versehen, eine nochmalige Beschreibung entfällt.
Wie in den 17A und 17B gezeigt ist, werden bei diesem Reservoir dünne Körper 181 mit jeweils welliger Form in einem Gehäuse angeordnet.
Jeder dünne Körper 181 besteht aus einem Blechmaterial oder Plattenmaterial mit im wesentlichen wellenförmiger Gestalt, wie in 18 gezeigt ist, angeordnet ist er zur Bildung einer Wellenform in horizontaler Richtung. Die dünnen Körper 181 sind so angeordnet, daß die Ausnehmungen und Vorsprünge ihrer Wellenform miteinander in Einklang stehen, so daß ein wellenförmiges Tintenreservoir gebildet ist.
Wenn nun die dünnen Körper 181 Wellenform bilden, ist die mechanische Festigkeit in der Längsrichtung rechtwinklig zur Wellenrichtung besonders stark erhöht. Selbst wenn also die dünnen Körper 181 aus sehr dünnem Material bestehen, wird eine gute Formbeständigkeit garantiert. Im Ergebnis läßt sich mit diesen dünnen Körpern 181 der Raum in dem Reservoir dadurch vergrößern, daß man die Anzahl dünner Körper 181, die in dem Gehäuse untergebracht werden, erhöht, um dadurch den Wirkungsgrad des Reservoirs zu steigern.
Wie oben erläutert wurde, besitzt das für den Drucker vorgesehene Reservoir ein Tintenreservoir mit mehreren dünnen Körpern, die mit Lücken zwischen sich angeordnet sind, und einen Flüssigkeitsführungsteil, der sich an einer Lücke zwischen einem Ende des Tintenreservoirs und der Innenwand des Gehäuses befindet, so daß die Kapillarkraft in der Nähe der Tintenzuführöffnung größer ist als die des Tintenreservoirs. Während das Reservoir vergleichsweise billig gefertigt werden kann, ist dennoch chemische Beständigkeit gegenüber der Tinte garantiert, und das Reservoir erzeugt einen Unterdruck bei geringem Kanalwiderstand unabhängig von Abweichungen in der Lage des Reservoirs, so daß die Tinte zuverlässig geliefert werden kann. Bei diesem Drucker läßt sich also mit geringem Kostenaufwand die Druckqualität für das Druckmedium S verbessern.
Das Tintenreservoir gemäß dieser Ausführungsform ist nicht auf die oben beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt, solange eine Mehrzahl dünner Körper in dem Reservoir vorgesehen sind und ein Tintenführungsteil sich am unteren Ende der dünnen Körper befindet. Beispielsweise kann von den in den 3 und 8 dargestellten Ausgestaltungen Gebrauch gemacht werden.
Die vorliegende Erfindung kann einen hervorragenden Effekt bei einem Tintenstrahl-Flüssigkeitsausstoßkopf erreichen, außerdem bei einer Kopfpatrone oder einem Drucker, der eine Energieerzeugungseinrichtung zum Beispiel einen Elektrowärmewandler, einen Laserstrahl oder dergleichen) zum Erzeugen von Wärmeenergie als Energie zur Flüssigkeitsausstoßung verwendet und eine Zustandsänderung der Flüssigkeit mit Wärmeenergie hervorruft. In anderen Worten: bei diesem Tintenstrahl-Verfahren lassen sich sowohl eine Zunahme der Druckqualität als auch eine Zunahme der Qualität erzielen.
Als repräsentative Anordnung oder Prinzip wird vorzugsweise von dem Grundprinzip nach dem US-Patent Nr. 4 723 129 oder Nr. 4 740 796 Gebrauch gemacht. Dieses Schema läßt sich anwenden bei sowohl einem sogenannten On-Demand-Typ oder einem kontinuierlich arbeitenden Drucker. Dieses Schema ist besonders effektiv bei einem On-Demand-Drucker, weil dann, wenn mindestens ein Treibersignal entsprechend der Druckinformation einen raschen Anstieg der Temperatur über die Filmsiedetemperatur hinaus erfordert und an einen Elektrowärmewandler angelegt wird, der entsprechend einem Flachstück oder einem Kanal angeordnet ist, in welchem Flüssigkeit gehalten wird, so wird Wärmeenergie in dem Elektrowärmewandler erzeugt, es kommt zu einem Sieden des Films in der Ebene der Wärmewirkung des Druckkopfs, und schließlich können Bläschen in der Flüssigkeit entsprechend dem Treibersignal in eine Eins-zu-Eins-Entsprechung entstehen. Die Flüssigkeit wird durch eine Ausstoßöffnung ausgestoßen, während die Bläschen wachsen oder schrumpfen, so daß mindestens ein Tröpfchen entsteht. Wenn dieses Treibersignal eine Impulsform besitzt, wachsen oder schrumpfen die Bläschen entsprechend. Aus diesem Grund läßt sich die Flüssigkeit mit gutem Ansprechverhalten ausstoßen. Als Treibersignal mit Impulsform eignet sich ein Signal, wie es in den US-Patenten Nr. 4,463,359 oder Nr. 4,345,262 offenbart ist.
Wenn die Bedingungen nach dem US-Patent Nr. 4,313,124 in Verbindung mit der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit in der Ebene der Wärmewirkung eingesetzt werden, läßt sich ein besseres Druckergebnis erreichen.
Als Ausgestaltung des Druckkopfs kommt für die Erfindung nicht nur eine Kombination aus Öffnungen, Kanälen und Elektrowärmewandlern in Betracht, die in der obigen Beschreibung offenbart sind (mit einem geradlinigen oder rechteckigen Kanal), sondern auch eine Ausgestaltung nach dem US-Patent Nr. 4,558,333 oder Nr. 4,459,600, wonach die Ebene der Wärmewirkung in einer Ablenkzone untergebracht ist. Alternativ wird von einer Ausgestaltung Gebrauch gemacht, wie sie in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 59-123670 offenbart ist, wonach ein gemeinsamer Schlitz als Austragbereich eines Elektrowärmewandlers verwendet wird, oder eine Ausgestaltung nach der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 59-138461, wonach eine Öffnung zum Absorbieren der Druckwelle einer Wärmeenergie entsprechend einem Ausstoßbereich verwendet wird.
Als Vollzeilen-Druckkopf mit einer der Breite des größten mit der Druckvorrichtung bedruckbaren Druckmediums kann die Länge dadurch erreicht werden, daß man mehrere Druckköpfe kombiniert, wie dies in den oben angegebenen Schriften offenbart ist, oder man kann einen integral ausgebildeten Druckkopf verwenden.
Nicht nur ein Patronentyp-Druckkopf, bei dem ein Tintentank mit dem Druckkopf selbst integriert ist, kann gemäß den obigen Ausführungsformen verwendet werden, sondern man kann auch von einem austauschbaren Chip-Typ-Druckkopf Gebrauch machen, der eine elektrische Verbindung des Apparate-Hauptkörpers oder einer Tintenversorgung aus dem Apparate-Hauptkörper ermöglicht.
Vorzugsweise ist eine Wiederherstellungseinrichtung oder eine Ersatzeinrichtung für den Druckkopf bei der oben beschriebenen Druckvorrichtung vorgesehen, damit der Druckvorgang noch stabiler ablaufen kann. Insbesondere ist eine Abdeckeinrichtung, eine Reinigungseinrichtung, eine Druckgebereinrichtung oder Einspanneinrichtung, oder eine Ersatzheizung mit einem Elektrowärmewandler oder einem anderen Heizelement vorhanden, oder eine Kombination aus diesen Elementen, die für den Druckkopf verwendet wird. Ein Vorausstoßmodus zum Ausstoßen von Tinte ohne Druckvorgang kann in wirksamer Weise ein stabiles Drucken begünstigen.
Was die Typen und die Anzahl von Flüssigkeitsausstoßköpfen für die Anbringung angeht, so kann auch nur ein Flüssigkeitsausstoßkopf entsprechend einer einfarbigen Tinte vorhanden sein, oder es können mehrere Flüssigkeitsausstoßköpfe entsprechend mehreren Tintentypen unterschiedlicher Druckfarben und -dichten (Helligkeiten) vorhanden sein. Insbesondere kann als Druckmodus für den Drucker vorgesehen sein, daß entweder ein integraler Flüssigkeitsausstoßkopf verwendet wird, oder daß mehrere Flüssigkeitsausstoßköpfe kombiniert werden, so daß die vorliegende Erfindung nicht nur für einen Druckmodus mit einer gängigen Farbe wie beispielsweise Schwarz äußerst wirksam ist, sondern auch für einen Drucker geeignet ist, der mindestens einen Mehrfarben-Druckmodus unter Verwendung unterschiedlicher Farben ebenso möglich ist wie ein Vollfarben-Druckmodus, bei dem Farben vermischt werden. In diesem Fall ist es wirksam, eine Behandlungslösung (eine Druckleistungs-Verbesserungslösung) auszustoßen, die die Druckleistung der Tinte abhängig vom Typ des Druckmediums S oder des Druckmodus einstellt, wobei das Ausstoßen von einem exklusiven oder einem gemeinsamen Flüssigkeitsausstoßkopf auf das Druckmedium S erfolgt.
Was den Typ des Druckers gemäß der Erfindung angeht, so kann ein Drucker ein Gerät sein, welches als Bildausgabegerät einer Informationsverarbeitungseinrichtung wie beispielsweise eines Computers fungiert. Andererseits kann es sich bei dem Drucker um ein Kopiergerät handeln, kombiniert mit einem Lesegerät oder dergleichen, ferner um ein Faksimilegerät mit einer Signalübertragungs-/Empfangsfunktion, um eine Druckanlage oder eine Ätzvorrichtung handeln. Als Druckmedium kommt außer einem bogenförmigen oder bahnförmigen Papiermaterial auch Film, Stoff oder Flachholz, Leder, Stein, Harz, Glas oder Metall in Betracht, ferner eine dreidimensionale Struktur.
Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt, es sind verschiedene Abänderungen und Modifikationen im Rahmen der Erfindung möglich.

Claims

Flüssigkeitsbehältervorrichtung für Tinte in einem Tintenstrahldrucker, umfassend: einen Speicher (20C, 20M, 20Y, 20Bk; 120C, 120M, 120Y, 120Bk, 161), der eine Flüssigkeit speichert, ein Unterdruck-Einleitteil (49 bis 51, 53; 176), welches in den Speicher einen Unterdruck einleitet, ein Flüssigkeits-Einziehteil (20b; 120a), welches die Flüssigkeit in den Speicher durch den von dem Unterdruck-Einleitteil eingeleiteten Unterdruck einzieht, einen Flüssigkeitsbehälter (166), der in dem Speicher vorgesehen ist, um die in dem Speicher gespeicherte Flüssigkeit zu halten, wobei in einer Wand des Speichers eine Flüssigkeitszufuhr (165) vorgesehen ist, um die in dem Speicher gespeicherte Flüssigkeit zuzuführen, ein Gas/Flüssigkeits-Trennelement (48; 128), welches ausschließlich Gas durchläßt; und eine Unterdruckerzeugungseinrichtung (31) zum Einziehen von Luft in den Speicher durch Ansaugen, um den Unterdruck hervorzurufen, wobei der Flüssigkeitsbehälter eine Mehrzahl dünner Körper (164) aufweist, die mit Lücken voneinander in dem Speicher vorgesehen sind, so daß die Flüssigkeit innerhalb des Speichers durch seitens der dünnen Körper erzeugte Kapillarkraft gehalten wird, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsführungsteil (167), der mit mehreren der Lücken zwischen den dünnen Körpern kommuniziert und in einer Lücke zwischen einem Ende des Flüssigkeitsbehälters (166) und der Innenwand des Speichers eingerichtet ist, wo sich die Tintenzuführöffnung befindet, so daß die Kapillarkraft in der Nähe der Flüssigkeitszuführöffnung (165) größer ist als diejenige des Flüssigkeitsbehälters.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas/Flüssigkeits-Trennelement in dem Unterdruck-Einleitteil oder an einer Stelle, die diesem entspricht, vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Speichers eine Nut (180) an einer Stelle benachbart zu dem Flüssigkeitsführungsteil (167) besitzt, welche eine Kapillarkraft erzeugt, die größer ist als diejenige des Flüssigkeits-Einziehteils.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken zwischen den dünnen Körpern (164) in dem Flüssigkeitsbehälter allmählich größer werden mit zunehmendem Abstand vom Flüssigkeits-Einziehteil.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken zwischen den dünnen Körpern in dem Flüssigkeitsreservoir in einen Bereich von 0,05 mm (einschließlich) bis 0,5 mm (einschließlich) fallen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarkraft des Flüssigkeitsreservoirs in einen Bereich von 30 Pa (einschließlich) bis 2.000 Pa (einschließlich) fällt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas/Flüssigkeits-Trennelement porös ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas/Flüssigkeits-Trennelement ein gasdurchlässiger Film aus einem porösen Werkstoff ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas/Flüssigkeits-Trennelement ein gasdurchlässiger Film aus einem porösen Kunststoff ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas/Flüssigkeits-Trennelement eine Abweisungsbehandlung unterzogen wurde.
Drucker mit einer Flüssigkeitsbehältervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucker durch Austragung von Tinte über einen Druckkopf druckt.