DE69333968T2

DE69333968T2 - Tintenbehälter, Tinte und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einem solchen Behälter

Info

Publication number: DE69333968T2
Application number: DE69333968T
Authority: DE
Inventors: c/o Canon Kabushiki Kaisha Noribumi Koitabashi; c/o Canon Kabushiki Kaisha Masami Ikeda; c/o Canon Kabushiki Kaisha Sadayuki Sugama; c/o Canon Kabushiki Kaisha Naohito Asai; Hiromitsu C/O Canon Kabushiki Kaisha Hirabayashi; c/o Canon Kabushiki Kaisha Tsutomu Abe; Hiroshi C/O Canon Kabushiki Kaisha Sato; c/o Canon Kabushiki Kaisha Shigeyasu Nagoshi; c/o Canon Kabushiki Kaisha Eiichiro Shimizu; c/o Canon Kabushiki Kaisha Masahiko Higuma; c/o Canon Kabushiki Kaisha Yuji Akiyama; c/o Canon Kabushiki Kaisha Hitoshi Sugimoto; c/o Canon Kabushiki Kaisha Miyuki Matsubara; c/o Canon Kabushiki Kaisha Shinichi Sato; c/o Canon Kabushiki Kaisha Fumihiro Gotoh; c/o Canon Kabushiki Kaisha Masaya Uetsuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1993-07-22
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: EP1253016B1; DK1254778T3; SG83730A1; DE69334027T2; EP1254778B1; US6394590B1; DE69319188T2; CA2100977C; US6095642A; EP1253016A3; DE69319188D1; ES2261591T3; DK0581531T3; CA2290700C; GB9315236D0; ATE227650T1; EP0791466B1; EP0791467A2; ES2260385T3; CN1404997A

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsbehälter für ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät wie z. B. einen Tintenbehälter zum Aufnehmen von Tinte, die einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts zugeführt wird.
Es ist erforderlich, daß der in einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät verwendete Tintenbehälter in der Lage ist, eine Menge an Tinte entsprechend der Menge der von einem Aufzeichnungskopf während des Aufzeichnungsvorgangs ausgestoßenen Tinte richtig zuzuführen, und daß er frei ist von Auslaufen von Tinte durch die Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfs, wenn der Aufzeichnungsvorgang nicht ausgeführt wird.
Im Fall, daß der Tintenbehälter ein auswechselbarer Typ ist, ist es erforderlich, daß der Tintenbehälter an dem Aufzeichnungsgerät ohne Auslaufen von Tinte leicht angeordnet oder entfernt werden kann und daß die Tinte dem Aufzeichnungskopf sicher zugeführt werden kann.
Ein herkömmliches Beispiel eines Tintenbehälters, der in einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät verwendbar ist, ist in dem Dokument JP 87242/1988 (erster Stand der Technik) offenbart, in welchem die Tintenstrahlaufzeichnungspatrone einen Tintenbehälter hat, der geschäumtes Material enthält, und eine Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen aufweist. Bei dem Tintenbehälter ist die Tinte in dem porösen Material, wie z. B. geschäumtem Polyurethanmaterial, enthalten, und daher ist es möglich, einen Unterdruck in dem geschäumten Material durch die Kapillarkraft zu erzeugen und das Auslaufen von Tinte zu verhindern.
Das Dokument JP 522/1990 (zweiter Stand der Technik) offenbart eine Tintenstrahlaufzeichnungspatrone, in welcher ein erster Tintenbehälter und ein zweiter Tintenbehälter mit einem porösen Material verbunden sind, und der zweite Tintenbehälter und ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf sind mit einem porösen Material verbunden. Bei diesem Stand der Technik ist das poröse Material nicht in dem Tintenbehälter enthalten, sondern es ist nur in dem Tintendurchlaß enthalten, wodurch der Ausnutzungsgrad der Tinte verbessert wird. Durch die Anordnung des zweiten Tinte enthaltenden Abschnitts wird die Tinte, die aus dem ersten Tintenbehälter auf Grund der Luftausdehnung in dem ersten Behälter infolge des Temperaturanstiegs (Druckabfalls) ausfließt, gespeichert, wodurch der Unterdruck in dem Aufzeichnungskopf während des Aufzeichnungsvorgangs im wesentlichen konstant gehalten wird.
Bei dem ersten Stand der Technik ist es jedoch erforderlich, daß das geschäumte Material im wesentlichen den gesamten Raum in dem Tintenbehälterabschnitt einnimmt, und daher ist die Tintenkapazität beschränkt, und zusätzlich ist die Menge der nicht verwendbaren verbleibenden Tinte relativ groß, d. h. der Ausnutzungsgrad der Tinte ist schlecht. Das sind die damit verbundenen Probleme. Weiterhin ist es schwierig, die verbliebene Tintenmenge zu erfassen, und es ist schwierig, einen im wesentlichen konstanten Unterdruck während des Zeitraums des Verbrauchs von Tinte beizubehalten. Das sind zusätzliche Probleme.
Bei dem zweiten Stand der Technik ist, wenn der Aufzeichnungsvorgang nicht ausgeführt wird, das unterdruckerzeugende Material in dem Tintendurchlaß angeordnet, und daher enthält das poröse Material eine ausreichende Menge an Tinte, und die Erzeugung von Unterdruck durch die Kapillarkraft des porösen Materials ist unzureichend, mit dem Ergebnis, daß die Tinte bei geringem Stoß oder dergleichen durch die Öffnungen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs austritt. Das ist das ei ne Problem. In dem Fall einer auswechselbaren Tintenpatrone, in welcher der Tintenaufzeichnungskopf als eine Einheit mit dem Tintenbehälter ausgebildet und der Tintenbehälter an dem Tintenaufzeichnungskopf angeordnet ist, ist der zweite Stand der Technik nicht anwendbar. Das ist das andere Problem.
Die Dokumente JP 67269/1981 und 98857/1984 offenbaren einen Tintenbehälter unter Verwendung einer Tintenblase, die durch eine Feder gedrückt wird. Das ist dadurch vorteilhaft, daß der innere Unterdruck in dem Tintenzuführungsabschnitt unter Verwendung der Federkraft stabil erzeugt wird. Diese Anordnung hat jedoch Probleme zur Folge, daß ein beschränkter Aufbau der Feder nötig ist, um einen erwünschten inneren Unterdruck bereitzustellen, daß das Verfahren der Befestigung des Tintenbehälters an der Feder schwierig ist und daher die Herstellungskosten hoch sind. Zusätzlich ist für einen dünnen Tintenbehälter der Rückhalteanteil für die Tinte klein.
Das Dokument JP 214666/1990 offenbart einen geteilten Kammertyp, in welchem der Innenraum des Tintenbehälters in eine Vielzahl von Tintenkammern aufgeteilt ist, die miteinander durch ein feines Loch verbunden sind, das in der Lage ist, Unterdruck zu liefern. In dem Typ mit separaten Kammern wird der innere Unterdruck durch die Kapillarkraft der feinen Öffnung, die die Tintenkammern verbindet, erzeugt. In dieser Anordnung ist der Aufbau des Tintenbehälters einfacher als bei dem Aufbau mit der Federblase, und daher ist sie vom Standpunkt der Herstellungskosten vorteilhaft, und der Aufbau des Tintenbehälters ist von der Anordnung her nicht beschränkt. Der Typ mit separaten Kammern hat jedoch das Problem zur Folge, daß, wenn die Lage des Tintenbehälters verändert wird, die kleine Öffnung mit Tinte in Abhängigkeit von der verbliebenen Tintenmenge zugesetzt wird mit dem Ergebnis eines instabilen inneren Unterdrucks sogar in dem Ausmaß, das die Tinte austritt, und daher ist dessen Handhabung beeinträchtigt.
EP-A-0488829 beschreibt einen Tintenbehälter und einen Auf zeichnungskopf unter Verwendung eines solchen Tintenbehälters, wobei der Tintenbehälter eine erste und zweite Kammer aufweist, die durch eine Wand, die einen Verbindungsweg zwischen den beiden Kammern begrenzt, getrennt sind. Die erste Kammer weist einen Zuführungsauslaß auf, der an einen Aufzeichnungskopf anschließbar ist, um zu ermöglichen, daß Flüssigkeit aus dem Behälter dem Aufzeichnungskopf zugeführt wird, während die zweite Kammer eine Luftöffnung aufweist. Jede von der ersten und zweiten Kammer enthält ein Absorptionsmaterial, und die Absorptionsmaterialien befinden sich zumindest teilweise über den Verbindungsweg zwischen der ersten und der zweiten Kammer miteinander in Berührung.
Erfindungsgemäß wird ein Flüssigkeitsbehälter für ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät bereitgestellt, das aufweist:

– eine erste Kammer, die unterdruckerzeugendes Material enthält und einen Flüssigkeitsauslaß aufweist, der an einen Flüssigkeitsstrahlkopf anschließbar ist, um dem Flüssigkeitsstrahlkopf aus dem Behälter Flüssigkeit zuzuführen, und eine Luftöffnung, um zu ermöglichen, daß Umgebungsluft in den Behälter gelangt,
– eine zweite Kammer, die mit der ersten Kammer durch einen Verbindungsweg verbunden ist, der durch eine Wand, welche die erste und zweite Kammer trennt, begrenzt ist, wobei die zweite Kammer im wesentlichen luftdicht mit Ausnahme des Verbindungswegs abgeschlossen ist, und
– einen Einleitungsweg für die Umgebungsluft, der zwischen der Wand und dem unterdruckerzeugenden Material angeordnet ist und sich von einer Stelle teilweise entlang der Wand in Richtung auf den Verbindungsweg erstreckt, zum Einleiten von Umgebungsluft in die zweite Kammer.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Tintenbehälter, einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf unter Verwendung desselben und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät unter Verwendung desselben bereit, welcher leicht zu handhaben ist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Tintenbehälter, einen Tintenstrahlkopf unter Verwendung desselben und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät unter Verwendung desselben bereit, in welchem der Rückhalteanteil für die Tinte groß ist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Tintenbehälter, Tinte, einen Aufzeichnungskopf und ein Aufzeichnungsgerät bereit, in welchem die Tinte durch die Verwendung einer unterdruckerzeugenden Vorrichtung effizient benutzt wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt einen Tintenbehälter, Tinte, einen Aufzeichnungskopf und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät bereit, in welchem das Auslaufen von Tinte, selbst wenn eine mechanische Belastung wie z. B. Erschütterung, oder eine Wärmebelastung wie z. B. Temperaturveränderung, auf den Aufzeichnungskopf oder den Tintenbehälter bei Benutzung oder Transport des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts ausgeübt wird, zuverlässig verhindert wird.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei einer Betrachtung der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, deutlicher.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Verbindung zwischen einem Aufzeichnungskopf und einem Tintenbehälter.
2 stellt einen Aufzeichnungskopf und einen Tintenbehälter dar.
3 stellt einen Tintenbehälter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Aufzeich nungsgeräts.
5 stellt einen Tintenbehälter gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
6 stellt einen Tintenbehälter gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
7 stellt einen Tintenbehälter gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
8 stellt einen Tintenbehälter gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
9 stellt einen Tintenbehälter gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
10 stellt ein Modell einer Tintenzuführung dar.
11 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Veränderung des inneren Drucks in dem Tintenzuführungsabschnitt in einem Tintenbehälter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt ein Modell einer Tintenzuführung in einem Vergleichsbeispiel.
13 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Veränderung des inneren Drucks in dem Tintenzuführungsabschnitt in dem Vergleichsbeispiel.
14 stellt einen Anfangszustand dar, in welchem der Tintenbehälter mit der Tinte gefüllt ist.
15 stellt einen Zustand dar, in welchem die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche beginnt, sich auszubilden.
16 zeigt den Zustand gegen Ende der Tintenzuführung.
17 zeigt den Zustand, in welchem die ganze Tinte zugeführt wurde.
18 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit vier Köpfen als ein Teil und jeweilige Tintenbehälter, die daran angeordnet werden können.
19 stellt einen Tintenbehälter gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
20 zeigt ein Modell einer Tintenzuführung.
21 zeigt eine Längsschnittansicht eines Tintenpatronenhauptkörpers für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt eine Querschnittansicht des Tintenpatronenhauptkörpers für das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät von 21.
23 zeigt eine Schnittansicht des Tintenpatronenhauptkörpers zur besonderen Darstellung der Oberfläche der Rippe von 21.
24 zeigt eine Schnittansicht des Tintenpatronenhauptkörpers zur Darstellung der Oberfläche der Rippe gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
25 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einer Rippe gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
26 zeigt eine Längsschnittansicht eines Tintenpatronenhauptkörpers eines auswechselbaren Tintenstrahlaufzeichnungskopfs gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
27 zeigt eine Querschnittansicht des Tintenpatronen hauptkörpers für den auswechselbaren Tintenstrahlaufzeichnungskopf gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
28 zeigt eine Schnittansicht des Tintenpatronenhauptkörpers zur Darstellung der Oberfläche der Rippe gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
29 zeigt eine Längsschnittansicht eines Tintenpatronenhauptkörpers für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf in einem Vergleichsbeispiel.
30 zeigt eine Schnittansicht des Tintenpatronenhauptkörpers für den Tintenstrahlaufzeichnungskopf in dem Vergleichsbeispiel.
31 zeigt eine Schnittansicht des Tintenpatronenhauptkörpers zur Darstellung der Oberfläche der Rippe in dem Vergleichsbeispiel.
32 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht zur Darstellung des Querschnitts der Rippe in dem Vergleichsbeispiel.
33 stellt die waagerechte Druckstellung dar.
34 stellt die Pufferfunktion für das Auslaufen der Tinte des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials in einem Tintenbehälter dar, der nicht in den Schutzbereich der beanspruchten Erfindung fällt.
35 zeigt ein Beispiel der Verteilung des Komprimierungsverhältnisses des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials in einem anderen Tintenbehälter, der nicht in den Schutzbereich der beanspruchten Erfindung fällt.
36 stellt die Erfassung von verbliebener Tintenmenge in einem anderen Tintenbehälter, der nicht in den Schutzbereich der beanspruchten Erfindung fällt, dar.
37 stellt eine abgewandelte Erfassung der verbleibenden Tintenmenge in dem in 34 gezeigten Tintenbehälter dar.
38 zeigt die Tintenflußmenge in Abhängigkeit von der Druckabnahme.
39 zeigt eine Beziehung zwischen der verbliebenen Tintenmenge und dem elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung der Verbindung zwischen einem Aufzeichnungskopf, einem Tintenbehälter und einem Schlitten in einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das für die Verwendung mit einem erfindungsgemäßen Tintenbehälter geeignet ist. Ein Aufzeichnungskopf 20 ist von einem Tintenstrahltyp, der Elektrizitäts-Wärme-Umwandler für die Erzeugung von Wärmeenergie zum Bewirken von Filmsieden in der Tinte entsprechend einem elektrischen Signal verwendet. In 1 sind die Hauptteile des Aufzeichnungskopfs 20 in eine geschichtete Anordnung auf einer Kopfgrundplatte 111 mit Positionierungsbezugsvorsprüngen 111-1 und 111-2 an der Kopfgrundplatte 111 verklebt oder verpreßt. In der zur Fläche der Zeichnung von 1 senkrechten Richtung wird die Positionierung durch einen Kopfpositionierungsabschnitt 104 eines Schlittens HC und den Vorsprung 111-2 bewirkt. In der senkrechten Richtung in dem Querschnitt von 1 steht ein Teil des Vorsprungs 111-2 vor, um den Kopfpositionierungsabschnitt 104 abzudecken, und ein weggeschnittener Abschnitt (nicht gezeigt) des Vorsprungs 111-2 und der Kopfpositionierungsabschnitt 104 werden für die richtige Positionierung benutzt. Eine Heizelementplatte 113 ist durch ein Filmausbildungsverfahren hergestellt und weist Elektrizitäts-Wärme-Umwandler (Ausstoßheizelemente), die auf einem Si-Substrat angeordnet sind, und eine elektrische Leitungsführung zum Zuführen von elektrischem Strom dorthin auf, wobei die Leitungsführung aus Aluminium oder dergleichen hergestellt ist.
Die Leitungsführung ist entsprechend der flexiblen Kopfgrundplatte (Kopf-PCB) mit Leiterbahnen, welche an dem Endabschnitt Kontaktstellen zur Aufnahme von elektrischen Signalen von der Hauptbaugruppe aufweisen, hergestellt. Sie sind durch Drahtbonden angeschlossen. Eine Oberplatte 112, die einstückig aus Polysulfon oder dergleichen ausgebildet ist, weist Wände zur Trennung einer Vielzahl von Tintenkanälen entsprechend den Ausstoßheizelementen, eine gemeinsame Flüssigkeitskammer zur Aufnahme von Tinte aus einem auswechselbaren Tintenbehälter durch einen Durchlaß und zur Zuführung der Tinte in die Vielzahl von Tintenkanälen, und Öffnungen zum Ausbilden der Vielzahl von Ausstoßöffnungen auf. Die Oberplatte 112 wird durch eine nicht gezeigte Feder auf die Heizelementeplatte 113 gedrückt und wird unter Verwendung eines Abdichtungselements angepreßt und abgeschirmt, und bildet auf diese Weise den Tintendüsenteil aus.
Zum Zweck der Verbindung mit einem auswechselbaren Tintenbehälter 1 dringt ein Durchlaß 115, der durch abgedichtetes Verbinden mit der Oberplatte 112 angeordnet ist, durch die Löcher der Kopf-PCB 113 und die Kopfgrundplatte 111 zu der entgegengesetzten Seite der Kopfgrundplatte 111 vor. Er ist in dem Durchdringungsabschnitt zusätzlich an der Kopfgrundplatte 111 fixiert und verklebt. An einem Anschlußende des Durchlasses 115 mit dem Tintenbehälter 1 ist ein Filter 25 zur Verhinderung des Eindringens von Fremdmaterial oder von Blasen in den Tintenausstoßteil angeordnet.
Der auswechselbare Tintenbehälter ist mit dem Aufzeichnungskopf 20 durch eine Einrastungsführung und eine Anpreßvorrichtung 103 verbunden, und ein Tintenabsorptionsmaterial in dem Tintenzuführungsabschnitt ist in Berührung mit dem Filter 25 an einem Ende des Durchlasses 115 gebracht, durch welchen die mechanische Verbindung hergestellt wird. Nach dem Anschließen wird unter Verwendung einer in der Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgeräts angeordneten Saugpumpe 5015 für die Aufzeichnungskopfwiederherstellung die Tinte aus dem auswechselbaren Tintenbehälter 1 zwangsweise in den Auf zeichnungskopf 20 eingeleitet, womit die Tinte zugeführt ist.
In diesem Beispiel werden unter Einwirkung der Anpreßvorrichtung der Aufzeichnungskopf 20 und der auswechselbare Tintenbehälter 1 miteinander verbunden, und gleichzeitig werden der Aufzeichnungskopf 20 und der Schlitten HC mechanisch und elektrisch in der gleichen Richtung verbunden, wodurch die Positionierung zwischen einer Kontaktplatte 105 an der Kopf-PCB und Kopfansteuerungselektroden 102 sicher bewirkt wird.
Ein Dichtungsring ist in diesem Beispiel ein Ring aus relativ dickem, elastischem Material, so daß der Verbindungsabschnitt mit der Außenwand des auswechselbaren Tintenbehälters weit genug ist, um Spiel in dem Tintenzuführungsabschnitt zu erlauben.
Wie vorstehend beschrieben wurde, sind in diesem Beispiel der auswechselbare Tintenbehälter 1 und der Aufzeichnungskopf 20 auf ausreichende Weise miteinander verbunden, und danach wird der auswechselbare Tintenbehälter gedrückt, wodurch der Schlitten und der Aufzeichnungskopf sicher relativ zueinander bei einfachem Aufbau positioniert werden können und gleichzeitig der Aufzeichnungskopf und der auswechselbare Tintenbehälter außerhalb der Hauptbaugruppe bei einfachem Aufbau verbunden und danach auf dem Schlitten angeordnet werden. Daher ist der Auswechslungsvorgang leicht. In diesem Beispiel wird die elektrische Verbindung zwischen dem Schlitten (Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgeräts) und dem Aufzeichnungskopf gleichzeitig bewirkt. Daher ist die Handhabungsweise beim Auswechseln des Aufzeichnungskopfs und des auswechselbaren Tintenbehälters günstig. Eine mögliche Alternative ist, daß eine separate Verbindungsvorrichtung verwendet wird, um die elektrische Verbindung herzustellen, wodurch ein Spielraum für die Anordnung gegeben ist, um die Positionierung des Aufzeichnungskopfs und die Verbindung mit dem auswechselbaren Tintenbehälter sicherzustellen. 4 zeigt ein Aufzeichnungsgerät vom waagerechten Anordnungstyp. Unter Bezugnahme auf diese Figur werden nachstehend die Anordnung und die Arbeitsweise des Aufzeichnungskopfs in dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät dieses Beispiels beschrieben. In dieser Figur wird ein Aufzeichnungsmaterial P aufwärts durch eine Schreibwalze 5000 transportiert, wobei es auf die Schreibwalze 5000 über den Bereich in der Bewegungsrichtung des Schlittens durch eine Blattbegrenzungsplatte 5002 gedrückt wird. Ein Schlittenbewegungszapfen des Schlittens HC greift in eine spiralförmige Nut 5004 ein. Der Schlitten wird durch eine Gewindespindel 5005 (Antriebsquelle) und eine Gleitstange 5003, die sich parallel zu der Gewindespindel erstreckt, abgestützt und bewegt sich wechselseitig entlang der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials P auf der Schreibwalze 5000. Die Gewindespindel 5005 wird durch die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Antriebsrads über Antriebsübertragungsräder 5011 und 5009 gedreht. Mit Bezugszeichen 5007 und 5008 sind Optokoppler bezeichnet, welche dazu dienen, die Anlage eines Schlittenhebels 5006 zu erfassen, um die Richtung eines Motors 5013 umzuschalten (Ausgangslagesensor). Das Bildaufzeichnungssignal wird zu dem Aufzeichnungskopf zeitabgestimmt mit der Bewegung des Schlittens, der den Aufzeichnungskopf trägt, übertragen, und die Tintentröpfchen werden an den richtigen Stellen ausgestoßen, um auf diese Weise die Aufzeichnung zu bewirken. Ein Element für die Halterung eines Verkappungselements 5022 für die Verkappung der Vorderfläche des Aufzeichnungskopfs ist mit einem Bezugszeichen 5016 bezeichnet. Eine Absaugvorrichtung zum Absaugen des Inneren der Kappe ist mit einem Bezugszeichen 5015 bezeichnet. Dadurch kann durch Absaugen durch eine Öffnung 5023 in der Kappe der Aufzeichnungskopf aufgefrischt oder wiederhergestellt werden. Eine Reinigungsklinge 5017 wird durch ein Halterungselement 5019 zum Hin- und Herbewegen der Klinge gehaltert. Sie sind an einer Halterungsplatte 5018 der Hauptbaugruppe angeordnet. Die Absaugvorrichtung, die Klinge oder dergleichen können von einem anderen bekannten Typ sein. Ein Hebel 5012 zum Festlegen der Zeitpunkte für den Absaugungs- und Wiederherstellungsvorgang verlagert sich zusammen mit der Verlagerung eines Nockens 5020, der sich mit dem Schlitten in Wirkbeziehung befindet. Die Antriebskraft von dem Antriebsmotor wird durch eine bekannte Übertragungsvorrichtung, wie z. B. eine Kupplung oder dergleichen, gesteuert. Die Wiederherstellungsvorrichtung führt den vorbestimmten Vorgang zu einem durch die Gewindespindel 5005 vorbestimmten Zeitpunkt an den entsprechenden Stellen aus, wenn der Schlitten in die Ausgangslage oder den an die Ausgangslage angrenzenden Bereich gelangt.
Wie in 33 gezeigt ist, ist das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät in der senkrechten Druckposition betriebsfähig. In der senkrechten Druckposition wird der Abtastvorgang für die Aufzeichnung ausgeführt, während das Aufzeichnungsmaterial P sich in Gegenüberlage zu der unteren Fläche eines Aufzeichnungskopfs 2010 befindet. In diesem Fall sind die Abläufe für die Blattzuführung, das Drucken und den Blattaustrag in im wesentlichen der gleichen Ebene möglich, und daher ist es möglich, das Drucken auf einem dicken und starren Aufzeichnungsmaterial, wie z. B. einer Postkarte und einer OHP-Folie, auszuführen. Daher ist das äußere Gehäuse des lageveränderlichen Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts dieses Beispiels mit vier Gummipolstern an der unteren Fläche in 4 und mit zwei Rippen und mit einziehbaren Hilfsbeinen 5018 an der linken Seitenfläche versehen. Dadurch kann das Druckgerät stabil in den jeweiligen Druckstellungen positioniert werden. In der senkrechten Druckstellung befindet sich ein auswechselbarer Tintenbehälter 2001 über dem Ausstoßteil des Aufzeichnungskopfs 2010, der sich in Gegenüberlage zu dem Aufzeichnungsmaterial P befindet, und daher ist es wünschenswert, die sich ergebende statische Fallhöhe zu unterstützen und einen leicht positiven, vorzugsweise leicht negativen inneren Druck der Tinte an dem Ausstoßteil aufrechtzuerhalten, so daß der Meniskus der Tinte des Ausstoßteils stabilisiert wird.
Die in 4 und 33 gezeigte Aufzeichnungsvorrichtung ist mit den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendbar, was nachstehend beschrieben wird.
Die Beschreibung erfolgt ausführlich in Bezug auf verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Tintenbehälters. Zuerst werden der allgemeine Aufbau und die Betriebsweise des Tintenbehälters beschrieben.
(Aufbau)
Wie in 2 gezeigt ist, weist der Hauptkörper des Tintenbehälters eine Öffnung 2 für die Verbindung mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, eine Kammer oder einen Behälter 4 für unterdruckerzeugendes Material zum Unterbringen eines unterdruckerzeugenden Materials 3 und eine Tinte enthaltende Kammer oder einen Tintenbehälter 6 zur Aufnahme der Tinte auf, wobei der Tintenbehälter 6 über Rippen 5 an den das unterdruckerzeugende Material enthaltenden Behälter angrenzt und sich mit dem Behälter 4 für unterdruckerzeugendes Material an einem Bodenabschnitt 11 des Tintenbehälters in Verbindung befindet.
Betriebsweise (1)
2 zeigt eine schematische Schnittansicht des Tintenbehälters, wenn ein Verbindungselement 7 für die Zuführung von Tinte zu dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf in den Tintenbehälter eingeführt und in das unterdruckerzeugende Material gedrückt ist und sich das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät daher in betriebsbereitem Zustand befindet. An dem Ende des Verbindungselements kann ein Filter angeordnet sein, um Fremdmaterial in dem Tintenbehälter auszuschließen.
Wenn das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät betrieben wird, wird Tinte durch die Öffnung oder die Öffnungen des Tintenstrahlkopfs ausgestoßen, so daß eine Tintensaugkraft in dem Tintenbehälter erzeugt wird. Eine Tinte 9 wird in das Verbindungselement 7 durch die Saugkraft aus dem Tintenbehälter 6 durch den Zwischenraum 8 zwischen den Enden der Rippen und dem Boden 11 der Tintenpatrone und durch das unterdruckerzeugende Material 3 in den Behälter 4 für das unterdrucker zeugende Material eingeleitet, und danach wird die Tinte dem Tintenstrahlkopf zugeführt. Dann nimmt der innere Druck des Tintenbehälters 6, welcher mit Ausnahme des Zwischenraums 8 luftdicht abgeschlossen ist, mit dem Ergebnis eines Druckunterschieds zwischen dem Tintenbehälter 6 und dem Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material ab. Mit dem fortgesetzten Ablauf des Druckens erhöht sich der Druckunterschied weiter. Da der Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material zu der Außenluft über eine Belüftungsöffnung geöffnet ist, wird Luft in den Tintenbehälter 4 durch den Zwischenraum 8 zwischen den Rippenenden und dem Tintenpatronenboden 11 durch das unterdruckerzeugende Material eingeleitet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Druckunterschied zwischen dem Tintenbehälter 6 und dem Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material verschwunden. Während des Ablaufs der Tintenstrahlaufzeichnung wird der vorstehende Vorgang wiederholt, so daß im wesentlichen ein unveränderter Unterdruck in der Tintenpatrone aufrechterhalten wird. Die Tinte in dem Tintenbehälter kann mit Ausnahme der Tinte, die sich an der Oberfläche der inneren Wand des Tintenbehälters abgeschieden hat, im wesentlichen gründlich ausgenutzt werden, und daher ist der Tintenausnutzungsgrad verbessert.
Betriebsweise (2)
Die Hauptbetriebsweise des Tintenbehälters wird weiter auf der Grundlage eines in 10 gezeigten Modells ausführlich beschrieben.
In 10 entspricht ein Tintenbehälter 106 dem Tintenbehälter 6 und enthält die Tinte. Mit Bezugszeichen 102, 103-1 und 103-2 sind Kapillarrohre bezeichnet, die dem unterdruckerzeugenden Material 3 entsprechen. Durch deren Meniskusspannung wird der Unterdruck in dem Tintenbehälter erzeugt. Ein Element 107 entspricht dem Verbindungselement 7 und ist mit einem nicht dargestellten Tintenstrahlaufzeichnungskopf verbunden. Es führt die Tinte aus dem Tintenbehälter zu. Die Tinte wird durch Öffnungen ausgestoßen, wodurch die Tinte wie durch einen Pfeil Q gekennzeichnet fließt.
Der in dieser Figur dargestellte Zustand ist ein Zustand, in welchem eine kleine Menge an Tinte aus dem unterdruckerzeugenden Material, und daher dem Tintenbehälter, von dem aufgefüllten Zustand des Tintenbehälters und des unterdruckerzeugenden Materials abgeleitet wurde. Es ist das Gleichgewicht ausgebildet zwischen der statischen Fallhöhe in der Öffnung des Aufzeichnungskopfs, dem verminderten Druck in dem Tintenbehälter 106 und den Kapillarkräften in den Kapillarrohren 102, 103-1 und 103-2. Wenn Tinte aus diesem Zustand zugeführt wird, verändert sich die Höhe des Tintenstandes in den Kapillarrohren 103-1 und 103-2 kaum, und es wird Tinte aus dem Tintenbehälter 106 durch einen Zwischenraum 108, der dem Zwischenraum 8 entspricht, zugeführt. Das erhöht den Unterdruck in dem Tintenbehälter 106, so daß sich der Meniskus des Kapillarrohrs 102 verändert, um eine Luftblase oder Luftblasen zu erzeugen. Beim Zusammenbruch des Meniskus werden die Luftblase oder die Luftblasen in den Tintenbehälter 106 eingeführt. Auf diese Weise wird die verbrauchte Menge an Tinte aus dem Tintenbehälter 106 ohne eine wesentliche Veränderung im Stand in den Kapillarrohren 103-1 und 103-2 zugeführt, d. h., ohne wesentliche Veränderung in der Tintenverteilung in dem unterdruckerzeugenden Material, d. h., bei Aufrechterhalten des ausbalancierten inneren Drucks.
Wenn ein Menge Q an Tinte zugeführt wird, erscheint die Volumenveränderung als Veränderung des Stands des Meniskus in dem Kapillarrohr 102, und die Veränderung der Oberflächenenergie des Meniskus erhöht dadurch den Unterdruck des Tintenzuführungsabschnitts. Der Zusammenbruch des Meniskus erlaubt jedoch die Einleitung von Luft in den Tintenbehälter, so daß die Luft mit der Tinte ausgetauscht wird, und daher kehrt der Meniskus zu der ursprünglichen Stelle zurück. Auf diese Weise wird der innere Druck des Tintenzuführungsabschnitts bei dem vorbestimmten inneren Druck durch die Kapillarkraft des Rohrs 102 aufrechterhalten.
11 zeigt die Veränderung des inneren Drucks an dem Tin tenzuführungsabschnitt des Tintenbehälters entsprechend der Menge der Tintenzuführung (Verbrauchsmenge). Beim Anfangszustand (14) beginnt die Tintenzuführung aus dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material wie vorstehend beschrieben. Es wird die in dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material enthaltene Tinte zugeführt, bis der Meniskus in dem Zwischenraum 8 an dem Bodenabschnitt des Tintenbehälters ausgebildet ist. Daher wird, ähnlich dem Tintenbehälter entsprechend dem ersten Stand der Technik, auf den in der Einleitung Bezug genommen wurde, in welchem der Tintenbehälter mit dem Absorptionsmaterial ausgefüllt ist, der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt auf Grund des Gleichgewichts zwischen der Kapillarkraft an der oberen Tintenoberfläche (Luft-Flüssigkeits-Trennfläche) des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials in dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material und der statischen Fallhöhe der Tinte selbst erzeugt. Wenn der Zustand erreicht ist, in welchem die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche an dem Bodenabschnitt des Tintenbehälters wegen der Abnahme der Tinte in dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material entsprechend dem Verbrauch an Tinte (Tintenzuführung) (15 und 11, Stelle X) ausgebildet wird, wie vorstehend beschrieben wurde, beginnt die Tintenzuführung aus dem Tintenbehälter. Durch die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials angrenzend an den Bodenabschnitt der Tintenkammer wird der innere Druck des Tintenzuführungsabschnitts aufrechterhalten. Solange die Tinte aus dem Tintenbehälter zugeführt wird, wird der im wesentlichen gleichbleibende innere Druck aufrechterhalten. Wenn der weitere Tintenverbrauch zu einer Abnahme des Tintenstands in dem Tintenbehälter über die Unterkante der Tintenkammerwand hinaus führt, ist im wesentlichen die ganze Tinte in dem Behälter verbraucht (16 und 11, Stelle Y), wobei Luft sofort in den Tintenbehälter mit dem Ergebnis einer vollständigen Verbindung, die sich zwischen dem Tintenbehälter und der Außenluft einstellt, eingeleitet wird, so daß eine kleine Menge an in dem Tintenbehälter verbliebener Tinte von dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial in dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material absorbiert wird und daher die Menge der in dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material enthaltenen Tinte ansteigt. Das verändert den inneren Druck des Tintenzuführungsabschnitts leicht in der positiven Richtung um eine Größe entsprechend dem leichten Anstieg der oberen Tintenoberfläche (Luft-Flüssigkeits-Trennfläche). Wenn weiter Tinte verbraucht wird, wird die Tinte in dem unterdruckerzeugenden Material verbraucht. Wenn sich jedoch die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche über den Tintenzuführungsabschnitt hinaus vermindert, beginnt der Aufzeichnungskopf, Luft aufzunehmen, und daher erreicht das Tintenzuführungssystem seine Grenze (17). In diesem Zustand ist das Auswechseln des Tintenbehälters erforderlich. Nachstehendes wurde durch die Untersuchungen der Erfinder gefunden. Durch Ausführen des Wiederherstellungsvorgangs durch Absaugen durch die Absaugvorrichtung der Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgeräts beim Anschließen des Aufzeichnungskopfs, um die Luftblasen in dem Tintendurchlaß zu entfernen, die während der Dauer des Anschlußvorgangs erzeugt wurden, und um eine kleine Menge an Tinte aus dem Tintenbehälter auszuleiten, ist es möglich, einen stabilisierten inneren Tintendruck von dem Anfangsstadium an aufrechtzuerhalten. Weiterhin wird, selbst wenn die Tinte aus dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material bei dem Anfangsstadium und dem Stadium unmittelbar vor dem Auswechseln des Tintenbehälters ausgeleitet wurde, die Aufzeichnungseigenschaft in dem Zeitraum der stabilisierten Tintenzuführung, die in 11 dargestellt ist, nicht nachteilig beeinflußt, und daher wurde ein einwandfreier Aufzeichnungsvorgang ausgeführt. Um Tintenzuführung durch die vorstehend beschriebene Vorrichtung auszuführen, werden die nachstehenden Punkte berücksichtigt.
Es ist wünschenswert, daß der Meniskus zwischen der Tinte und der Umgebungsluft an einer Stelle stabil ausgebildet wird, die sich sehr nahe zu dem Zwischenraum 8 befindet. Andernfalls muß, um den Meniskus zu dem Tintenbehälter zu verlagern, die Tinte in einem solchen großen Ausmaß verbraucht werden, daß ein ziemlich hoher Unterdruck in dem Tintenzuführungsabschnitt erzeugt wird. Dann wird eine Ansteuerung der Aufzeichnungsvorrichtung mit hoher Frequenz schwierig, und deshalb ist das vom Standpunkt eines Aufzeichnungsvorgangs mit hoher Geschwindigkeit unvorteilhaft.
11 stellt die Veränderung des inneren Drucks an dem Tintenzuführungsabschnitt des Tintenbehälters entsprechend der Tintenzuführungsmenge (Verbrauchsmenge) dar. Sie zeigt einen sogenannten statischen Druck P111 in dem Zustand, in dem keine Tintenzuführung erfolgt, und einen sogenannten dynamischen Druck P112 in dem Zustand, in dem Tintenzuführung ausgeführt wird.
Der Unterschied zwischen dem dynamischen Druck P112 und dem statischen Druck P111 ist der Druckverlust ΔP, wenn Tinte zugeführt wird. Der Unterdruck, der zum Zeitpunkt der Meniskusverlagerung erzeugt wird, ist von Einfluß.
Dementsprechend ist es wünschenswert, daß der Zusammenbruch des Meniskus in diesem Abschnitt ohne Verzögerung erfolgt. Zu diesem Zweck ist ein erfindungsgemäßer Tintenbehälter mit einem Lufteinleitungsdurchlaß für zwangsweise Einleitung von Luft angrenzend an den Zwischenraum 8 versehen. Ausführungsformen in dieser Hinsicht werden nachstehend besprochen.
Ausführungsform 1
3 stellt eine erste Ausführungsform dar. Das unterdruckerzeugende Material 3 in dem Tintenbehälter ist ein Tinte absorbierendes Material wie z. B. geschäumtes Urethanmaterial oder dergleichen. Wenn das absorbierende Material in dem Behälter 4 für unterdruckerzeugendes Material angeordnet ist, bildet es einen Zwischenraum aus, der als ein Lufteinleitungsdurchlaß A32 in einem Teil des Behälters für das unterdruckerzeugende Material wirksam ist. Der Zwischenraum erstreckt sich bis in die Nähe des Zwischenraums 8 zwischen dem Behälterboden 11 und dem Ende 8 der Rippe 5. Dadurch ist durch die Belüftungsöffnung die Verbindung mit der Luft her gestellt. Wenn die Tintenzuführung aus dem Tintenzuführungsabschnitt begonnen hat, wird Tinte aus dem Absorptionsmaterial 3 verbraucht, so daß der innere Druck des Tintenzuführungsabschnitts ein vorbestimmtes Niveau erreicht. Dann wird eine in 3 gezeigte Tintenoberfläche A31 in dem Absorptionsmaterial stabil ausgebildet, und es wird angrenzend an den Zwischenraum 8 der Meniskus zwischen der Tinte und der Umgebungsluft ausgebildet. Die Abmessung des Zwischenraums 8 ist vorzugsweise nicht mehr als 1,5 mm in der Höhe, und sie ist vorzugsweise lang in ihrer Längsrichtung. Wenn dieser Zustand hergestellt ist, tritt der Zusammenbruch des Meniskus an dem Zwischenraum 8 ohne Verzögerung durch nachfolgenden Tintenverbrauch auf. Daher kann die Tinte stabil ohne Erhöhung des Druckverlustes ΔP zugeführt werden.
Wenn der Aufzeichnungsvorgang nicht ausgeführt wird, halten die Kapillarkräfte des unterdruckerzeugenden Materials (oder die Meniskusspannung an der Trennfläche zwischen der Tinte und dem unterdruckerzeugenden Material) die Tinte zurück, so daß ein Auslaufen der Tinte aus dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf unterdrückt werden kann.
Für den Zweck der Verwendung des erfindungsgemäßen Tintenbehälters in einem Farbtintenstrahl-Aufzeichnungsgerät können unterschiedliche Farbtinten (z. B. Schwarz, Gelb, Magenta und Zyan) in separaten Tintenbehältern untergebracht werden. Die jeweiligen Tintenpatronen können als ein Tintenbehälter vereinigt werden. In einer anderen Anordnung sind eine auswechselbare Tintenpatrone für schwarze Tinte, die am häufigsten verwendet wird, und eine auswechselbare Tintenpatrone, welche die anderen Farbtintenbehälter vereint, angeordnet. Andere Kombinationen sind unter Berücksichtigung des damit verwendeten Tintenstrahlgeräts möglich.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Um den Unterdruck in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu steuern, wenn der erfindungsgemäße Tintenbehälter verwendet wird, wird Nachstehendes vorzugsweise optimiert: das Material, der Aufbau und die Abmessungen des unterdruckerzeugenden Materials 3, der Aufbau und die Abmessungen des Rippenendes 8, der Aufbau und die Abmessungen des Zwischenraums 8 zwischen dem Rippenende 8 und dem Tintenbehälterboden 11, das Volumenverhältnis zwischen dem Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material und dem Tintenbehälter 6, der Aufbau und die Abmessungen des Verbindungselements 7 und dessen Eindringtiefe in den Tintenbehälter, der Aufbau, die Abmessung und Maschenweite eines Filters 12 und die Oberflächenspannung der Tinte.
Das Material des unterdruckerzeugenden Elements kann irgendein bekanntes Material sein, falls es die Tinte trotz deren Gewichts, des Gewichts der Flüssigkeit (Tinte) und kleiner Erschütterung zurückhalten kann. Z. B. gibt es schwammähnliches Material, das aus Fasern gemacht ist, und poröses Material mit durchgehenden Poren. Es ist vorzugsweise in Form eines Schwamms aus geschäumtem Polyurethanmaterial, mit welchem der Unterdruck und die Rückhaltekraft für die Tinte leicht eingestellt werden können. Insbesondere kann in dem Fall des geschäumten Materials die Porendichte während dessen Herstellung eingestellt werden. Wenn das geschäumte Material einer Wärmekomprimierungsbehandlung unterworfen wird, um die Porendichte einzustellen, wird eine Zersetzung durch die Wärme erzeugt mit dem Ergebnis einer Veränderung der Natur der Tinte mit dem möglichen Ergebnis eines ungünstigen Einflusses auf die Aufzeichnungsqualität, und daher ist eine Reinigungsbehandlung wünschenswert. Um verschiedenartigen Tintenpatronen für verschiedene Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte zu entsprechen, sind geschäumte Materialien mit entsprechender Porendichte erforderlich. Es ist wünschenswert, daß ein geschäumtes Material, das nicht durch Wärmekomprimierung behandelt wurde und eine vorbestimmte Anzahl von Zellen (Zahl der Poren pro 1 Zoll) aufweist, in eine gewünschte Abmessung geschnitten und in den Behälter für das unterdruckerzeugende Material hineingedrückt wird, um die gewünschte Porendichte und Kapillarkraft zu schaffen.
Veränderung der Umgebungsbedingung in dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät.
In der Tintenpatrone mit einem abgeschlossenen Tintenbehälter kann die Tinte auslaufen. D. h., wenn eine Veränderung der Umgebungsbedingung (Temperaturanstieg oder Druckabfall) bei in dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät angeordneter Tintenpatrone auftritt, dehnt sich die Luft in dem Tintenbehälter aus (die Tinte dehnt sich auch aus), um die in dem Tintenbehälter enthaltene Tinte mit dem Ergebnis herauszudrücken, daß Tinte ausläuft. In der Tintenpatrone dieser Ausführungsform wird das Volumen der Luftausdehnung (einschließlich Ausdehnung der Tinte, obwohl deren Betrag klein ist) in dem abgeschlossenen Tintenbehälter für die vorhergesehene schlechteste Umgebungsbedingung abgeschätzt, und das entsprechende Ausmaß der Tintenverlagerung aus dem Tintenbehälter dadurch wird dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material zugewiesen. Die Lage der Belüftungsöffnung ist nicht beschränkt, sofern sie in dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material an einer Stelle oberhalb der Öffnung für den Anschluß liegt. Um den Fluß der Tinte in dem unterdruckerzeugenden Material an einer Stelle abseits der Öffnung für den Anschluß bei Veränderung der Umgebungsbedingung zu veranlassen, befindet sie sich vorzugsweise an einer von der Anschlußöffnung entfernten Stelle. Die Zahl, der Aufbau, die Größe und dergleichen der Belüftungsöffnung können durch den Fachmann unter Berücksichtigung der Verdampfung der Tinte bestimmt werden.
Transport der Tintenpatrone für sich allein
Während des Transports der Tintenpatrone für sich allein sind die Verbindungsöffnung und/oder die Belüftungsöffnung vorzugsweise mit einem Verschlußelement oder einem Material, um die Tintenverdampfung oder die Ausdehnung des Tintendampfs in der Tintenpatrone zu unterdrücken, abgedichtet. Das Verschlußelement ist vorzugsweise eine einschichtige Sperre, wie sie im Verpackungsbereich verwendet wird, oder ein mehrschichtiges Element, das ferner eine Plastschicht und ein zusammengesetztes Sperrmaterial, welches zusätzlich Aluminiumfolie oder Verstärkungsmaterial, wie z. B. Papier oder Stoff, aufweist, einschließt. Es ist vorzuziehen, daß eine Verklebungsschicht aus dem gleichen Material oder ähnlichem Material wie dem des Tintenpatronenhauptkörper verwendet wird und diese durch Wärme verklebt wird, um dadurch die Eigenschaft des luftdichten Verschlusses zu verbessern.
Um das Eindringen von Luft und die Verdampfung von Tinte zu verhindern, ist es wirkungsvoll, daß die Tintenpatrone verpackt und dann die Luft daraus entfernt wird, und danach wird die Verpackung abgedichtet. Das Verpackungsmaterial ist vorzugsweise aus dem vorstehend erwähnten Absperrmaterial unter Berücksichtigung der Luftdurchlässigkeit und der Durchlässigkeit für Flüssigkeit ausgewählt.
Durch die richtige Auswahl, wie sie vorstehend beschrieben wurde, kann das Auslaufen der Tinte mit hoher Zuverlässigkeit während des Transports der Tintenpatrone für sich allein verhindert werden.
Herstellungsverfahren
Das Material des Hauptkörpers der Tintenpatrone kann irgendein bekanntes Material sein. Es ist wünschenswert, daß das Material nicht die Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung beeinflußt oder daß es zum Vermeiden eines derartigen Einflusses behandelt wurde. Es ist weiterhin vorzuziehen, daß der Produktivität der Tintenpatrone Beachtung geschenkt wird. Z. B. wird der Hauptkörper der Tintenpatrone in den Bodenabschnitt 11 und den oberen Abschnitt getrennt, und diese werden jeweils einstückig aus Kunstharzmaterial ausgebildet. Nachdem das unterdruckerzeugende Material hineingedrückt wurde, werden der Bodenabschnitt 11 und der obere Abschnitt verbunden, um dadurch den Tintenbehälter auszubilden. Wenn das Kunstharzmaterial durchsichtig oder halbdurchsichtig ist, kann die Tinte in dem Tintenbehälter von außen beobachtet werden, und daher kann der Zeitpunkt für die Aus wechslung der Tintenpatrone auf leichte Weise bestimmt werden. Um die Verklebung des vorstehend beschriebenen Abdichtungsmaterials oder dergleichen zu erleichtern, ist die Anordnung eines Vorsprungs, wie in der Figur gezeigt, vorzuziehen. Vom Standpunkt des äußeren Erscheinungsbilds her kann die Außenfläche der Tintenpatrone gekörnt werden.
Die Tinte kann durch Druckaufbau und Druckverminderung eingefüllt werden. Es ist vorzuziehen, eine Öffnung für die Zuführung von Tinte in jedem von den Behältern anzuordnen, da die anderen Öffnungen während des Zeitraums des Füllvorgangs nicht verunreinigt werden. Die Einfüllöffnung für die Tinte wird nach dem Einfüllen der Tinte vorzugsweise mit einem Plastik- oder Metallstopfen verschlossen.
Der Aufbau und die Auslegung der Tintenpatrone können innerhalb des Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung abgewandelt werden.
Sonstiges
Der Tintenbehälter (Patrone) der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann ein auswechselbarer Typ sein oder kann mit dem Aufzeichnungskopf vereinigt sein.
Wenn er ein auswechselbarer Typ ist, ist es vorzuziehen, daß die Hauptbaugruppe die Auswechselung des Behälters erfassen kann und daß der Wiederherstellungsvorgang, wie z. B. ein Absaugungsvorgang, durch den Bediener ausgeführt wird.
Der Tintenbehälter kann in einem Tintenstrahldrucker, in welchem vier Aufzeichnungsköpfe in einem Aufzeichnungskopf 20 vereinigt sind, der mit vier Farbtintenbehältern Bk1a, C1b, M1c und Y1d verbunden werden kann, verwendet werden.
Vergleichsbeispiel 1
Nachstehend wird ein Vergleichsbeispiel mit der Veränderung des inneren Drucks in dem Tintenzuführungsabschnitt des Tintenbehälters entsprechend der Tintenzuführung erläutert.
In dem Vergleichsbeispiel gibt es keinen Lufteinleitungsdurchlaß in dem Tintenbehälter, und in dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material ist ein Absorptionsmaterial mit einer im wesentlichen gleichförmigen Porengrößenverteilung angeordnet.
In dem Anfangsstadium ist, wie in 14 gezeigt ist, die Tinte im wesentlichen vollständig in dem Tintenbehälter 6 angeordnet, und eine gewisse Menge der Tinte ist in dem Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material enthalten. Wenn die Tintenzuführung von diesem Zustand aus beginnt, wird die Tinte aus dem Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material heraus zugeführt, und daher wird durch das Gleichgewicht zwischen der statischen Fallhöhe der Tinte und der Kapillarkraft der oberen Oberfläche der Tinte (Luft-Flüssigkeits-Trennfläche) des Absorptionsmaterials 3 in dem Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt erzeugt. Bei fortgesetzter Tintenzuführung senkt sich die obere Tintenoberfläche ab. Daher steigt der Unterdruck im wesentlichen linear in Reaktion auf deren Höhe zu dem in 13 durch a dargestellten Zustand an. Der Unterdruck in dem Tintenzuführungsabschnitt fährt mit dem Anwachsen fort, bis die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche (Meniskus) an dem Zwischenraum an dem Boden der Tintenkammer durch die Tintenzuführung ausgebildet wird.
Bis der durch den Meniskus ausgebildete Zustand an dem Zwischenraum hergestellt ist, senkt sich die Tintenoberfläche in dem Absorptionsmaterial in einem wesentlichen Ausmaß ab, und die Oberfläche der Flüssigkeit kann unter den Verbindungsabschnitt mit dem Aufzeichnungskopf abfallen.
Wenn das eintritt, wird Luft in den Aufzeichnungskopf mit dem Ergebnis von instabilem Ausstoß oder Ausstoßstörung eingeleitet.
Selbst wenn das nicht erreicht wird, ist es möglich, daß der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt über einen vorbestimmten Unterdruck hinaus ansteigt, der durch die Porengröße des Absorptionsmaterials an dem Zwischenraum bestimmt ist, wie in b in 13 gezeigt ist. Der Grund wird wie folgt angenommen. Das Absorptionsmaterial wird mehr oder weniger durch die Innenwand des Behälters 4 für das unterdruckerzeugende Material an dessen Umfang zusammengedrückt. Wegen des Nichtvorhandenseins der Wand an dem Zwischenraum wird es jedoch nicht zusammengedrückt mit dem Ergebnis, daß das Komprimierungsverhältnis dort im Vergleich zu dem übrigen Abschnitt etwas kleiner ist. Daher ist der Zustand so wie in 12 gezeigt.
In dieser Figur ist der Zustand dargestellt, in welchem die Tinte aus dem Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material teilweise verbraucht ist. Wenn die Tinte weiterhin aus diesem Zustand zugeführt wird, wird der Meniskus R4, welcher der größten Porenweite unter R2, R3 und R4 in dem Absorptionsmaterial 3 entspricht, mehr verlagert als die Menisken von R2 oder R3. Wenn der Meniskus nahe an den Zwischenraum gelangt, vermindert sich die Meniskusspannung plötzlich mit dem Ergebnis, daß sich der Meniskus zu dem Tintenbehälter verlagert und zerplatzt, wodurch Luft in den Tintenbehälter eingeleitet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird eine kleine Menge an Tinte von den Abschnitten R3 und R4 und nicht nur von dem Abschnitt R2 verbraucht. Der Druckverlust ΔP zum Zeitpunkt der Meniskusverlagerung ist relativ groß.
Der einmal geplatzte Meniskus wird durch die Trägheit zum Zeitpunkt der Wiederherstellung an der Stelle nahe zu der ursprünglichen Position neu gebildet, und daher bestehen die Zustände mit hohem Druckverlust eine Weile weiter.
Bis der Meniskus an dem Abschnitt mit der Porengröße R1 stabilisiert ist, wiederholen sich ähnliche Vorgänge. Sobald sich der Meniskus an dem Zwischenraum stabilisiert hat, treten die Luftblasen in den Tintenbehälter ein, bis der durch die Porengröße R1 in dem Zwischenraum bestimmte Unterdruck hergestellt ist, so daß die Stabilisierung erreicht ist.
Das Vorstehende ist in 13 in b dargestellt, wo die Tinte sowohl aus dem Tintenbehälter als auch aus dem Absorptionsmaterial verbraucht wird. Wenn der Lufteinleitungsdurchlaß nicht ausdrücklich angeordnet ist, wird der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt nicht stabilisiert, und der Druckverlust ΔP in dem Zeitraum der Tintenzuführung steigt an, und daher verschlechtert sich die Ausstoßeigenschaft mit dem Ergebnis, daß das Drucken mit hoher Geschwindigkeit schwierig wird.
Ausführungsform 2
5 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tintenbehälters.
In dieser Ausführungsform sind zwei Rippen 61 an der Abtrennungsrippe 5 des Behälters 4 für das unterdruckerzeugende Material angeordnet. Ein Lufteinleitungsdurchlaß A51 ist zwischen den Rippen und dem Absorptionsmaterial 3 angeordnet. Ein unteres Ende A der Rippe 61 ist oberhalb eines unteren Endes B der Rippe 5 angeordnet, wodurch der Zwischenraum 8 durch das Absorptionsmaterial 3 einfach durch Einführen eines rechtwinkligen Parallelflächners aus Absorptionsmaterial 3 abgedeckt werden kann. Daher kann sich der Lufteinleitungsdurchlaß A51 zu einer Stelle sehr nahe zu dem Zwischenraum 8 ohne Schwierigkeit und stabil erstrecken. Ein Pfeil A52 kennzeichnet die Strömung der Luft.
Der Druckvorgang wird unter Verwendung dieses Tintenbehälters ausgeführt, und es hat sich bestätigt, daß die Tintenoberfläche und der Meniskus wie in 5 gezeigt durch die Tintenzuführung infolge des Aufzeichnungsvorgangs schnell hergestellt werden kann, und es wird ein deutlicher Austausch zwischen der Luft und der Tinte durch das Platzen des Meniskus ausgeführt, und daher kann die Tinte mit kleinem Druckverlust zugeführt und das Drucken mit hoher Geschwindigkeit stabil ausgeführt werden.
Ausführungsform 3
6 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters, in welchem die Zahl von Rippen 71 erhöht ist, um dadurch die Anzahl von Lufteinleitungsdurchlässen zu erhöhen. Die Rippen sind an der Abtrennung des Behälters für das unterdruckerzeugende Material angeordnet. Entsprechend dieser Ausführungsform können die Vielzahl von Lufteinleitungsdurchlässen A61 stabil von einer Belüftungsöffnung 13 bis in die Nachbarschaft des Zwischenraums 8 angeordnet werden, und daher kann die Tintenzuführung mit kleinem Druckverlust wie in der ersten und zweiten Ausführungsform ausgeführt werden, und ein Druckvorgang mit hoher Geschwindigkeit kann deshalb stabil ausgeführt werden.
In dieser Ausführungsform kann die Luft, selbst wenn die Belüftungsöffnung 13 an einer von dem Zwischenraum 8 entfernten Stelle angeordnet ist, gleichmäßig eingeführt werden.
Ausführungsform 4
7 zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters.
In dieser Ausführungsform sind, ähnlich zu den Ausführungsformen 2 und 3, Rippen 81 an der Abtrennungsrippe angeordnet, um einen Lufteinleitungsdurchlaß A71 auszubilden. Die Rippen 81 sind asymmetrisch zur Rippe 5, wodurch der Durchlaß für den Tintenfluß von dem Tintenbehälter 6 durch den Zwischenraum 8 in den Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material und der Durchlaß einer Luftströmung A73, welche diesem Tintenfluß A72 entspricht, entlang dem Lufteinleitungsdurchlaß A71 durch den Zwischenraum 8 in den Tintenbehälter 6 bezüglich der Mittellinie A unabhängig gemacht werden können, wodurch der Druckverlust beim Austausch vermindert werden kann.
Dieser Aufbau ist in mehr besonderer Weise wirksam, um den Druckverlust ΔP, der für den Austausch zwischen der Tinte und der Luft erforderlich ist, auf ungefähr die Hälfte zu vermindern.
Dadurch kann die Tinte aus dem Aufzeichnungskopf stabil ausgestoßen werden.
Ausführungsform 5
8 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters. Die Vorrichtung ist mit einer Rippe 91 versehen. In den Ausführungsformen 2 bis 4 erstrecken sich die oberen Enden der Rippen 91 zu dem oberen Teil der Innenfläche der Wand des Behälters 4 für das unterdruckerzeugende Material. In dieser Ausführungsform erstrecken sie sich jedoch nicht in einem derartigen Ausmaß. Dadurch wird der obere Teil des Absorptionsmaterials durch die Rippen 91 nicht zusammengedrückt, so daß die Ausbildung der Meniskusspannung in dem zusammengedrückten Bereich vermieden werden kann, wodurch die Steuerung des Unterdrucks weiter stabilisiert wird.
Genauer gesagt wird die Tinte aus dem Absorptionsmaterial 3 verbraucht, bis sich eine Tintenoberfläche A81 in dem Absorptionsmaterial 3 (unterdruckerzeugendes Material 3) zu einer stabilisierten Tintenoberfläche A82 in dem anfänglichen Tintenbehälter, aus dem die Tinte verbraucht wird, verlagert. D. h., wenn der Luft-Flüssigkeits-Austausch durch einen Lufteinleitungsdurchlaß 82 zu zeitig gefördert wird, wird der Verbrauch der Tinte aus dem Absorptionsmaterial 3 klein als Ergebnis dessen, daß die Tinte aus dem Tintenbehälter verbraucht wird. Daher ist die Menge an Tinte, die in der Lage ist, sich aus dem Behälter 6 in den Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material zum Zeitpunkt einer Veränderung der Umgebungsbedingung, wie z. B. Druckveränderung, zu verlagern, beschränkt. Daher kann sich der Puffereffekt des Absorptionsmaterials 3 gegen das Auslaufen von Tinte verschlechtern. Deshalb ist in dieser Ausführungsform der Lufteinleitungsdurchlaß A83 so angeordnet, daß die Luft nur eingeleitet wird, nachdem die Tinte aus dem Absorptionsmaterial 3 in einem gewissen Ausmaß verbraucht ist, wodurch die Tintenoberfläche in dem Absorptionsmaterial 3 gesteuert wird, um auf diese Weise den Puffereffekt gegen das Auslaugen von Tinte zu erhöhen.
Ausführungsform 6
9 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters.
In dieser Ausführungsform ist der Lufteinleitungsdurchlaß durch Ausbilden einer Nut 100 in der Unterteilungsrippe oder Wand angeordnet.
Entsprechend dieser Ausführungsform ist die Unregelmäßigkeit des Komprimierungsverhältnisses des in dem Behälter für das unterdruckerzeugende Material enthaltenen Absorptionsmaterials verringert, und daher ist die Steuerung des Unterdrucks leicht, so daß die Tinte stabil zugeführt werden kann.
Ausführungsform 7
19 und 20 zeigen eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsbehälters.
Der Aufbau ist dem Aufbau der Ausführungsform in 6 ähnlich. Er unterscheidet sich jedoch davon dadurch, daß sich der Lufteinleitungsdurchlaß bis zu dem unteren Ende der Rippe erstreckt.
Ähnlich den Ausführungsformen 5 und 6 wird die Tinte aus dem Absorptionsmaterial 3 verbraucht, bis die Tintenoberfläche in dem Absorptionsmaterial 3 in dem Tintenbehälter in dem Anfangsstadium des Tintenverbrauchs sich zu der stabilisierten Tintenoberflächenposition an einem Ende C eines Lufteinleitungsdurchlasses A201 verlagert. Danach wird die Tinte in dem Tintenbehälter 6 verbraucht, während der Luft-Flüssigkeits-Austausch durch den Lufteinleitungsdurchlaß ausgeführt wird. Da sich der Lufteinleitungsdurchlaß bis zu dem unteren Ende der Rippen erstreckt, ist der Aufbau äquivalent zu dem in 20 dargestellten Modell. Nachstehend erfolgt ausführlich die Beschreibung bezüglich des Modells von 20.
Das Absorptionsmaterial 3 wird als in 20 dargestellte Kapillarrohre betrachtet. Der Lufteinleitungsdurchlaß A201 setzt sich von dem Abschnitt C zu dem unteren Ende der Rippen fort, und es wird angenommen, daß der Lufteinleitungsdurchlaß A201 wieder mit dem Kapillarrohr an dem Abschnitt oberhalb des Abschnitts C verbunden ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, befindet sich die Tintenoberfläche in dem Absorptionsmaterial 3 im Anfangsstadium des Tintenverbrauchs an einem bestimmten Stand. Entsprechend dem Verbrauch der Tinte senkt sich jedoch die Oberfläche allmählich ab. Entsprechend damit erhöht sich der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt (Unterdruck) allmählich.
Wenn die Tinte bis zu dem Stand C an dem oberen Ende des Lufteinleitungsdurchlasses A201 verbraucht ist, wird der Meniskus an einer Stelle D in dem Kapillarrohr ausgebildet. Wenn die Tinte weiter aufgenommen und verbraucht wird, sinkt der Meniskus, d. h. die Tintenoberfläche, wieder ab. Wenn eine Stelle E erreicht ist, vermindert sich die Meniskusspannung der Tintenoberfläche in dem Lufteinleitungsdurchlaß plötzlich, so daß die Tinte in dem Luftzuführungsdurchlaß sofort verbraucht werden kann. Danach wird die Tinte aus dem Tintenbehälter verbraucht, wobei diese Stelle beibehalten wird. D. h., der Luft-Flüssigkeits-Austausch wird ausgeführt. Auf diese Weise wird während des Tintenverbrauchs die Tintenoberfläche an einer Stelle, die etwas tiefer als die Höhe C liegt, stabilisiert, und daher wird der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt stabilisiert. Wenn die Tintenzuführung aufhört, kehrt der Meniskus in dem Kapillarrohr von der Stelle E zur Stelle D zurück, um dadurch die Stabilisierung zu gewährleisten.
Wie vorstehend beschrieben wurde, bewegt sich die Tinten oberfläche zwischen den Lagen D und E wechselseitig, bis die ganze Tinte in dem Tintenbehälter aufgebraucht ist. In der Figur bezeichnet A202 den Tintenzuführungszeitraum, und A203 bezeichnet den Zeitraum, in dem keine Tinte zugeführt wird.
Danach wird Tinte aus dem Absorptionsmaterial verbraucht, und daher steigt der innere Druck (Unterdruck) in dem Zuführungsabschnitt an, und die Tinte wird nicht zuführbar.
Der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt wird als eine Differenz zwischen der Kapillarkraft des Absorptionsmaterials 3 (der Höhe, bis zu welcher das Adsorptionsmaterial 3 die Tinte hochsaugen kann) und der Höhe des Stands der Tintenoberfläche in dem Absorptionsmittel 3 bereitgestellt, und daher ist die Höhe C als ein vorbestimmter Stand relativ zu dem Tintenzuführungsabschnitt 6 festgelegt. Von diesem Standpunkt aus ist es wünschenswert, daß die Porengröße des Absorptionsmaterials 3 relativ klein ist.
Der Grund, warum die Höhe C als ein vorbestimmter Stand relativ zu dem Tintenzuführungsabschnitt 6 festgelegt ist, ist der, daß, wenn die Tintenoberfläche niedriger ist als der Zuführungsabschnitt 6, Luft mit dem Ergebnis von unsachgemäßem Tintenausstoß eingeleitet wird.
Es ist jedoch nicht wünschenswert, daß die Höhe größer als die vorbestimmte ist, weil der Puffereffekt zum Zeitpunkt, wenn Tinte aus dem Tintenbehälter durch eine Veränderung des inneren Drucks in dem Tintenbehälter, die einer Veränderung der Umgebungsbedingung zuzuschreiben ist, zu dem Absorptionsmaterial hinüberfließt, vermindert wird. Unter Berücksichtigung des Vorstehenden ist das Volumen des Absorptionsmaterials oberhalb der Höhe C so gewählt, daß es die Hälfte des Volumens des Tintenbehälters beträgt.
Nachstehend wird die vorstehend beschriebene Vorrichtung noch ausführlicher beschrieben.
Es wird angenommen, daß das Absorptionsmaterial eine gleichmäßige Dichte aufweist. Der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt (Vakuum oder Unterdruck) wird als eine Differenz H1 – H2 zwischen einer Höhe H1, bis zu welcher die Kapillarkraft des Absorptionsmaterials die Tinte von dem Stand des Tintenzuführungsabschnitts hochsaugen kann, und einer Höhe H2, bis zu welcher die Tinte bereits von der Höhe des Tintenzuführungsabschnitts hochgesaugt wurde.
Z. B. ist die Tintensaugkraft des Absorptionsmaterials 60 mm (H1), und wenn die Höhe des Lufteinleitungsdurchlasses A von dem Tinte enthaltenden Abschnitt 15 mm (H2) ist, so ist der innere Druck des Tintenzuführungsabschnitts 45 mmWs = 60 mm – 15 mm = H1 – H2.
In dem Anfangsstadium vermindert sich entsprechend dem Verbrauch von Tinte aus dem Absorptionsmaterial die Höhe der Flüssigkeitsoberfläche, und der innere Druck vermindert sich im wesentlichen linear.
Wenn der Tintenbehälter des vorstehend beschriebenen Aufbaus verwendet wird, kann die Tinte durch den Unterdruck stabil zugeführt werden.
Der Aufbau des Tintenbehälters ist so einfach, daß er unter Verwendung einer Form oder dergleichen leicht hergestellt werden kann, und daher können eine große Zahl von Tintenbehältern stabil erzeugt werden.
Wenn die Tinte in einem solchen Ausmaß verbraucht wird, daß sich der Stand der Oberfläche der Flüssigkeit in dem Absorptionsmaterial an dem Lufteinleitungsdurchlaß A201 , d. h., an der Stelle C befindet, mit anderen Worten, die Tintenoberfläche befindet sich bei E, kann der Meniskus in dem Lufteinleitungsdurchlaß A201 nicht aufrechterhalten werden, und daher wird die Tinte in das Absorptionsmaterial hinein absorbiert, und der Lufteinleitungsdurchlaß wird ausgebildet. Dann erfolgt sofort der Luft-Flüssigkeits-Austausch.
Andererseits steigt die Flüssigkeitsoberfläche in dem Absorptionsmaterial wegen der aus dem Tintenbehälter absorbierten Tinte an, wodurch die Flüssigkeitsoberfläche D ausgebildet wird, und der Luft-Flüssigkeits-Austausch bricht ab. In diesem Zustand ist keine Tinte in dem Lufteinleitungsdurchlaß A201 vorhanden, und das Absorptionsmaterial oberhalb des Lufteinleitungsdurchlasses in dem Modell wirkt einfach als ein Ventil.
Wenn in diesem Zustand wieder Tinte verbraucht wird, senkt sich die Flüssigkeitsoberfläche in dem Absorptionsmaterial etwas ab, was einer Öffnung des Ventils entspricht, so daß der Luft-Flüssigkeits-Austausch sofort stattfindet, um den Verbrauch von Tinte aus dem Tintenbehälter 6 zu ermöglichen. Nach Abschluß des Tintenverbrauchs steigt die Flüssigkeitsoberfläche des Absorptionsmaterials durch die Kapillarkraft des Absorptionsmaterials an. Wenn sie die Stelle D erreicht, bricht der Luft-Flüssigkeits-Austausch ab, so daß die Flüssigkeitsoberfläche an dieser Stelle stabilisiert wird.
Auf diese Weise kann die Oberfläche der Tintenflüssigkeit durch die Höhe des Lufteinleitungsdurchlasses A201, d. h., die Höhe des Abschnitts C, stabil gesteuert werden, und die Kapillarkraft des Absorptionsmaterials, d. h., die Tintenansaughöhe, wird vorher eingestellt, wodurch der innere Druck des Tintenzuführungsabschnitts leicht gesteuert werden kann.
Um die Tinte zurückzuhalten, die durch die Veränderung des inneren Drucks in dem Tintenbehälter infolge einer Veränderung der Umgebungsbedingung aus dem Tintenbehälter 6 zu dem unterdruckerzeugenden Material hinübergeflossen ist, wird die Kapillarkraft des Absorptionsmaterials, d. h. die Saughöhe, erhöht, wodurch der Überlauf der Tinte aus dem Tintenbehälter und das Auftreten eines Überdrucks in dem Tintenzuführungsabschnitt verhindert werden können.
Ausführungsform 8
21 zeigt eine Längsschnittansicht eines Tintenbehälters für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 22 zeigt eine Querschnittansicht derselben, und 23 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung einer Oberfläche der Rippe.
Eine Lufteinleitungsnut 1031 und eine Einstellkammer 1032 für das unterdruckerzeugende Material sind an einer Rippe 1005, die eine Trennwand zwischen einem Tintenbehälter 1006 und einem Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material ist, ausgebildet. Die Lufteinleitungsnut 1031 ist an dem Behälter 4 für das unterdruckerzeugende Material ausgebildet und erstreckt sich von einem Mittelabschnitt der Rippe 1005 zu einem Ende der Rippe 1005, d. h., zu einem Zwischenraum 1008, der mit dem Boden 1011 der Tintenpatrone ausgebildet ist. Zwischen dem unterdruckerzeugenden Material 1003, das sich in Berührung mit der Umgebung des Lufteinleitungsdurchlasses 1031 der Rippe 1005 befindet, sind die Einstellkammern 1032 für das unterdruckerzeugende Material ausgebildet und weisen eine ausgehöhlte Form auf.
Da sich das unterdruckerzeugende Material 1003 in Berührung mit der Innenfläche des Materialbehälters 1004 befindet, ist, selbst wenn das unterdruckerzeugende Material 1003 ungleichmäßig in den Materialbehälter hineingedrückt ist, der Berührungsdruck (das Zusammendrücken) teilweise vermindert, wie in 21 und 22 gezeigt ist. Daher wird, wenn der Tintenverbrauch durch den Kopf beginnt, die in dem unterdruckerzeugenden Material 1003 enthaltene Tinte verbraucht und der Verbrauch erreicht die Einstellkammer 1032. Wenn der Tintenverbrauch fortgesetzt wird, kann die Luft leicht den Meniskus in dem Abschnitt aufbrechen, in dem der Berührungsdruck des unterdruckerzeugenden Materials 1003 durch die Einstellkammern 1032 vermindert ist, und deshalb wird die Luft schnell in den Lufteinleitungsdurchlaß 1031 eingeleitet, wodurch es erleichtert wird, den Unterdruck zu steuern.
In dieser Ausführungsform ist es wünschenswert, ein elastisches poröses Material als das unterdruckerzeugende Material 1003 zu verwenden.
Wenn der Aufzeichnungsvorgang nicht ausgeführt wird, kann die Kapillarkraft des unterdruckerzeugenden Materials (die Meniskusspannung an der Trennfläche zwischen der Tinte und dem unterdruckerzeugenden Material) verwendet werden, um das Auslaufen von Tinte aus dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu verhindern.
26 bis 31 zeigen ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Tintenbehälters, aber ohne die in 21 dargestellte Einstellkammer für das unterdruckerzeugende Material als ein Vergleichsbeispiel.
Sogar in der Tintenpatrone des Vergleichsbeispiels kann der richtige Ablauf problemlos durch die vorstehend beschriebene Vorrichtung in dem üblichen Zustand ausgeführt werden. Wegen der Anordnung des Lufteinleitungsdurchlasses wird der stabilisierte Ablauf erreicht.
Um jedoch den Ablauf weiter zu stabilisieren, oder um die Verwendung von porösem Kunstharzmaterial mit regelmäßigen Poren als dem unterdruckerzeugenden Material zu ermöglichen, ist eine weitere Steuerung der Stabilisierung wünschenswert.
Wie in 32, die eine vergrößerte Schnittansicht zeigt, dargestellt ist, berührt das vakuum- oder unterdruckerzeugende Material 1003 die Rippe 1005 und tritt teilweise in die Lufteinleitungsnut 1031 ein. Wenn das auftritt, ist der Berührungsdruck (Komprimierungskraft) auf das Material 1003 an Berührungsabschnitten A nicht vermindert. Das macht es schwieriger, daß die Luft den Tintenmeniskus aufbricht und in den Lufteinleitungsdurchlaß 1031 gelangt. Wenn das eintritt, findet, selbst wenn sich der Tintenverbrauch fortsetzt, kein Luft-Flüssigkeits-Austausch statt, und die Wirkung des Lufteinleitungsdurchlasses 1031 tritt nicht ein. Es tritt eine Anfälligkeit dafür auf, daß die Tinte aus dem Tintenabsorptionsmaterial nicht zuführbar wird.
Im Gegensatz zu dem Vergleichsbeispiel 2, wie es vorstehend beschrieben wurde, ist die nachstehende Ausführungsform gegenüber diesem Problem von Vorteil.
Ausführungsform 9
24 zeigt eine Längsschnittansicht der zwei Rippen 1005 mit unterschiedlichem Querschnitt. 25 zeigt eine vergrößerte Querschnittansicht.
Wie in der Figur dargestellt ist, sind der Aufbau der Einstellungskammer 1032 für das unterdruckerzeugerzeugende Material und der Lufteinleitungsnut 1031 unterschiedlich zu denen in der Ausführungsform 8.
Insbesondere ist der abgestufte Abschnitt der Rippe 1005, der in Berührung mit dem unterdruckerzeugenden Material 1003 gebracht ist, abgerundet, um den Effekt der Erleichterung der Druckberührung und des Zusammendrückens weiter zu verbessern.
In der Umgebung der Rippe 1005 angrenzend an den Materialbehälter 1004, die eine abgerundete Oberfläche R aufweist, wird die Luft in die Tinte in dem Material 1003 eingeleitet, wobei die auf diese Weise eingeleitete Luft sich in den Tintenbehälter 1006 verlagert. Mit der Verlagerung der Luft wird die Tinte in dem Tintenbehälter 1006 dem Materialbehälter 1004 zugeführt. In einem Bereich für den Luft-Flüssigkeits-Austausch wird die Luft in die Tinte eingeleitet, die in dem Material 1003 enthalten ist.
Um den Luft-Flüssigkeits-Austausch gleichmäßiger auszuführen, ist es wünschenswert, daß der Berührungsdruck zwischen dem Material 1003 und dem Materialbehälter an einem niedrigeren Abschnitt des Luft-Flüssigkeits-Austauschbereichs niedriger ist als in dem oberen Teil des Luft-Flüssigkeits-Austauschbereichs.
Das beruht darauf, daß die Luft. gleichmäßiger von der Gas phase in eine Flüssigphase durch die Kapillare des unterdruckerzeugenden Materials 3 übergehen kann, dessen Berührungskraft vermindert ist.
Z. B. kann die erwünschte Wirkung durch die Ausbildung einer partiellen Einstellkammer für das unterdruckerzeugende Material an dem mittleren Abschnitt der Rippe 1005 an dem Endabschnitt der Lufteinleitungsgruppe geschaffen werden.
Um eine gleichwertige Funktion entsprechend der Einstellkammer 1032 für das unterdruckerzeugende Material dieser Ausführungsform zu schaffen, kann der Aufbau des unterdruckerzeugenden Materials 1003 verändert werden. Der Aufbau und die Abmessungen sind nicht beschränkt, wenn die vorstehend beschriebenen Anforderungen erfüllt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, werden nach dieser Ausführungsform die Luft und die Tinte in dem Tintenbehälter bei dem Tintenzuführungsvorgang stabil und gleichmäßig ausgetauscht, und demzufolge kann der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt stabil gesteuert werden. Das befähigt den Aufzeichnungskopf, stabilisierten Tintenausstoß bei hoher Geschwindigkeit zu bewirken.
Weiterhin ist der Tintenbehälter, selbst wenn sich der innere Druck des Tintenbehälters durch eine Veränderung des Umgebungszustands oder dergleichen verändert, im wesentlichen von Tintenauslauf frei.
Beispiel 1, das nicht in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fällt
Der Tintenbehälter 2001 dieses Beispiels ist ein Hybridtyp, bei welchem dessen Inneres in zwei Tintenkammern a und b aufgeteilt ist, die miteinander an einem Bodenabschnitt verbunden sind, und worin ein Tintenabsorptionsmaterial 2003 mit eingestellter Kapillarkraft in den Tintenbehälter im wesentlichen ohne Zwischenraum eingebracht ist, und an dem eine Luftöffnung 2013 angeordnet ist.
In dem in 15 dargestellten Zustand wurde die zuführbare Tinte aus der Tintenkammer 4 zugeführt, und die Hälfte der Tinte in der Tintenkammer 6 von dem Anfangszustand, in welchem die Kammern 4 und 6 ausreichend gefüllt sind, wurde verbraucht. In 15 wird die Tinte in dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial auf einer Höhe entsprechend dem Gleichgewicht der statischen Fallhöhe von dem Tintenausstoßteil des Aufzeichnungskopfs, dem Unterdruck in der Tintenkammer 6 und der Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials gehalten. Wenn die Tinte aus dem Tintenzuführungsabschnitt zugeführt wird, vermindert sich die Tintenmenge in der Tintenkammer 4 nicht, aber die Tinte wird aus der Tintenkammer b verbraucht. D. h., die Tintenverteilung in der Tintenkammer 4 verändert sich nicht, und die Tinte wird aus der Tintenkammer 6 in die Tintenkammer 4 entsprechend dem Tintenverbrauch eingespeist, wobei der ausbalancierte innere Druck beibehalten wird. Dementsprechend wird Luft durch die Tintenkammer 4 hindurch und durch die Belüftungsöffnung eingeleitet.
Zu diesem Zeitpunkt werden, wie in 15 gezeigt ist, die Tinte und die Luft an dem Boden der Tintenkammer ausgetauscht, und der in dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial in der Tintenkammer 4 ausgebildete Meniskus ist teilweise von dem Abschnitt nahe der Tintenkammer 6 blockiert, wobei sich der Druck der Tintenkammer 6 durch das Einleiten von Luft in die Tintenkammer 6 im Gleichgewicht mit der den Meniskus bewahrenden Kraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials befindet. Unter Bezugnahme auf 2 werden die Tintenzuführung und die Herstellung des inneren Drucks der Tinte in dem Hybridtyp nachstehend ausführlicher beschrieben. Das an die Tintenkammerwand angrenzende komprimierte Tintenabsorptionsmaterial befindet sich in Verbindung mit dem Belüftungsöffnungsabschnitt, wenn die Tinte in der Tintenkammer 4 in einem vorbestimmten Ausmaß verbraucht ist, und daher wird ein Meniskus gegenüber dem atmosphärischen Druck ausgebildet. Der innere Tintendruck in dem Tintenzuführungsabschnitt wird durch das an die Tintenkammerwand an grenzende komprimierte Tintenabsorptionsmaterial aufrechterhalten, welches durch passendes Komprimieren auf die vorbestimmte Kapillarkraft eingestellt ist. Ein geschlossener Raum am oberen Teil der Kammer 6 vor dem Ausfluß der Tinte ist ins Gleichgewicht mit der Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials angrenzend an die Tintenkammerwand und der statischen Fallhöhe der in der Tintenkammer b verbliebenen Tinte gebracht, und der Meniskus des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials wird durch den verminderten Druck aufrechterhalten. Wenn die Tinte dem Aufzeichnungskopf durch den Tintenversorgungsabschnitt in diesem Zustand zugeführt wird, fließt die Tinte aus der Tintenkammer 6 heraus, und der Druck der Tintenkammer 6 wird entsprechend dem Verbrauch an Tinte weiter verringert. Zu diesem Zeitpunkt ist der in dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial ausgebildete Meniskus an dem Boden der Tintenkammerwand teilweise zusammengebrochen, wodurch Luft in die Tintenkammer, aus welcher die Tinte verbraucht wird, eingeleitet wird, so daß der Druck der übermäßig druckverminderten Tintenkammer 6 ins Gleichgewicht mit der den Meniskus beibehaltenden Kraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials und der statischen Fallhöhe der Tinte in der Tintenkammer b gebracht wird. Auf diese Weise wird der innere Druck des Tintenzuführungsabschnitts durch die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials an der Stelle angrenzend an das untere Ende der Tintenkammerwand auf einem vorbestimmten Stand beibehalten.
34 stellt die Funktion des komprimierten Absorptionsmaterials als Puffermaterial dar. Sie zeigt den Zustand, in welchem die Tinte in einer Tintenkammer 2006 in eine Tintenkammer 2004 durch die Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer 2006 infolge Temperaturanstiegs oder Verminderung des Atmosphärendrucks oder dergleichen aus dem in 15 gezeigten Zustand ausgeflossen ist. In diesem Beispiel wird die in die Tintenkammer 2004 geflossene Tinte in dem komprimierten Absorptionsmaterial 2003 zurückgehalten. Das Verhältnis zwischen der absorbierten Tintenmenge des kompri mierten Absorptionsmaterials und der Tintenkammer wird vom Standpunkt der Verhinderung des Auslaufens der Tinte festgelegt, wenn sich der Umgebungsdruck oder die Temperatur verändern. Die maximale Tintenabsorptionsmenge der Tintenkammer 2004 wird unter Berücksichtigung der Menge an Tinte, die aus der Tintenkammer 2006 unter der voraussagbaren schlechtesten Bedingung ausgeflossen ist, und der Tintenmenge, die in der Tintenkammer 2004 zum Zeitpunkt der Tintenzuführung aus der Tintenkammer 2006 zurückgehalten wurde, festgelegt. Die Tintenkammer 2004 hat ein Volumen, das zur Aufnahme von zumindest einer solchen Menge durch das komprimierte Absorptionsmaterial in der Lage ist. 38 zeigt eine graphische Darstellung, in welcher eine durchgezogene Linie eine Beziehung zwischen dem anfänglichen Luftraumvolumen der Tintenkammer 2006 vor der Druckverminderung und der Menge der ausgeflossenen Tinte, wenn der Druck auf 0,7 atm vermindert wird, darstellt. In der graphischen Darstellung zeigt die Strichpunktlinie den Fall, in welchem die maximale Druckverringerung 0,5 atm beträgt. Bezüglich der Abschätzung der Menge an Tinte, die aus der Tintenkammer 2006 unter der schlechtesten Bedingung ausgeflossen ist, ist die Menge des Tintenflusses aus der Tintenkammer 2006 maximal bei der Bedingung, daß der maximal reduzierte Druck 0,7 atm ist, wenn 30 % des Volumens VB der Tintenkammer 2006 in der Tintenkammer 2006 verbleiben. Wenn die Tinte unter dem unteren Ende der Tintenkammerwand auch durch das komprimierte Absorptionsmaterial in der Tintenkammer 2004 absorbiert ist, wird angenommen, daß die ganze in der Tintenkammer 2006 verbliebene Tinte (30 % von VB) ausgeflossen ist. Wenn die schlechteste Bedingung 0,5 atm ist, sind 50 % des Volumens der Tintenkammer ausgeflossen. Die Luft in der Tintenkammer 2006, die sich bei Druckverringerung ausdehnt, ist größer, wenn die verbliebene Menge an Tinte kleiner ist. Daher wird eine größere Menge an Tinte ausgestoßen. Die maximale Menge der ausgeflossenen Tinte ist jedoch geringer als die Menge der in der Tintenkammer 2006 enthaltenen Tinte. Daher wird, wenn 0,7 atm angenommen wird, wenn die Menge der verbliebenen Tinte nicht mehr als 30 % ist, die verbliebene Menge an Tinte kleiner als das ausgedehnte Volumen der Luft, so daß sich die Menge der in die Tintenkammer 2004 geflossenen Tinte verringert. Daher sind 30 % des Volumens der Tintenkammer 2006 das Maximum der ausgelaufenen Tintenmenge (50 % bei 0,5 atm). Das gleiche gilt für den Fall der Temperaturveränderung. Die Menge der ausgelaufenen Tinte ist jedoch, selbst wenn die Temperatur um 50 °C ansteigt, kleiner als die in dem vorstehend beschriebenen Fall der Verringerung des Drucks.
Wenn im Gegenteil der atmosphärische Druck ansteigt, ist der Unterschied zwischen der Luft mit niedrigem Druck wegen der statischen Fallhöhe der Tinte in dem oberen Abschnitt der Tintenkammer 2006 und dem erhöhten Umgebungsdruck ebenfalls groß, und daher besteht eine Tendenz der Rückkehr zu dem vorbestimmten Druckunterschied durch Einleiten von Tinte oder Luft in die Tintenkammer 2006. In einem solchen Fall zerbricht, ähnlich dem Fall der Tintenzuführung aus der Tintenkammer 2006, der Meniskus des komprimierten Absorptionsmaterials 2003 angrenzend an den unteren Endabschnitt einer Tintenkammerwand 2005, und daher wird vor allem Luft in die Tintenkammer 2006 zur Herstellung des Druckgleichgewichtszustand eingeleitet, und daher ändert sich der innere Druck des Tintenzuführungsabschnitts kaum, wobei kein wesentlicher Einfluß auf die Aufzeichnungseigenschaften auftritt. In dem vorstehenden Beispiel fließt, wenn der Umgebungsdruck zu dem ursprünglichen Zustand zurückkehrt, eine Menge an Tinte entsprechend der in die Tintenkammer 2006 eingeleiteten Luft aus der Tintenkammer 2006 in die Tintenkammer 2004, und daher steigt, ähnlich dem Vorstehenden, die Menge der Tinte in der Tintenkammer 2004 zeitweilig an mit dem Ergebnis, daß die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche ansteigt. Daher wird, ähnlich dem Anfangszustand, der innere Tintendruck zeitweise leicht positiv gegenüber dem in dem stabilisierten Zustand, der Einfluß auf die Tintenausstoßeigenschaften des Aufzeichnungskopfs ist jedoch so klein, daß kein wirkliches Problem auftritt. Das vorstehend beschriebene Problem tritt z. B. auf, wenn das unter der Bedingung niedrigen Drucks wie z. B. einem hochgelegenen Standort verwendete Aufzeichnungsgerät zu einem Standort mit normalem Luftdruck verlagert wird. Selbst in diesem Fall ist das, was eintritt, nur die Einleitung von Luft in die Tintenkammer 2006. Wenn es verwendet wird, nachdem es wieder zu dem hochgelegenen Standort verlagert wurde, ist das, was eintritt, nur ein leichtes Ansteigen des inneren Tintendrucks in dem Tintenzuführungsabschnitt. Da die Verwendung des Geräts unter der Bedingung unter besonders hohem Druck über dem normalen atmosphärischen Druck nicht möglich ist, tritt deshalb kein wirkliches Problem auf.
Die Tinte wird mit Sicherheit in der Tintenkammer 2004 durch das komprimierte Tintenabsorptionsmaterial 2003 in der Tintenkammer 2004 vom Beginn der Verwendung des Tintenbehälters an bis unmittelbar vor dessen Auswechslung zurückgehalten. Da die Tintenkammer 2006 abgeschlossen ist, gibt es kein Auslaufen aus einer Öffnung (Belüftungsöffnung und Tintenzuführungsabschnitt), und es wird leichte Handhabung ermöglicht.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung hinsichtlich der wünschenswerten Bedingungen bezüglich des komprimierten Absorptionsmaterials und des Aufbaus der Tintenkammer in dem Tintenbehälter vom Hybridtyp.
Das Verhältnis zwischen der absorbierten Menge an Tinte des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 und der Tintenkammer wird vom Standpunkt der Verhinderung des Auslaufens der Tinte, wenn sich der Umgebungsdruck oder die Temperatur verändern, festgelegt. Die maximale Menge an adsorbierter Tinte der Tintenkammer 2004 wird unter Berücksichtigung der Menge an Tinte, die aus der Tintenkammer 2006 unter der vorhersehbaren schlechtesten Bedingung ausgeflossen ist, und der in der Tintenkammer 2004 zum Zeitpunkt der Tintenzuführung aus der Tintenkammer 2006 zurückgehaltenen Tintenmenge festgelegt. Die Tintenkammer 2004 hat ein Volumen, das zur Aufnahme von zumindest einer solchen Tintenmenge durch das komprimierte Absorptionsmaterial in der Lage ist. Hin sichtlich der Abschätzung der Menge an Tinte, die unter der schlechtesten Bedingung aus der Tintenkammer 2006 ausgelaufen ist, ist die Menge des Tintenflusses aus der Tintenkammer 2006 maximal unter der Bedingung, daß der maximal verringerte Druck 0,7 atm ist, wenn 30 % des Volumens VB der Tintenkammer 2006 in der Tintenkammer 2006 verbleiben. Wenn die Tinte unterhalb des unteren Endes der Tintenkammerwand ebenfalls von dem komprimierten Absorptionsmaterial in der Tintenkammer 2004 absorbiert wird, wird angenommen, das die ganze in der Tintenkammer 2006 verbliebene Tintenmenge (30 % von VB) ausgelaufen ist. Wenn die schlechteste Bedingung 0,5 atm ist, sind 50 % des Volumens der Tintenkammer 2006 ausgelaufen. Die Luftmenge in der Tintenkammer 2006, die sich bei Druckverringerung ausdehnt, ist größer, wenn die verbliebene Menge an Tinte kleiner ist. Daher wird eine größere Tintenmenge ausgestoßen. Die maximale Menge der ausgeflossenen Tinte ist jedoch kleiner als die Menge an Tinte, die in dem Tintenbehälter 2006 enthalten ist. Daher wird, wenn 0,7 atm angenommen wird, wenn die Menge der verbliebenen Tinte nicht größer als 30 % wird, die verbliebene Tintenmenge niedriger als das expandierte Volumen der Luft, so daß sich die Tintenmenge, die in die Tintenkammer 2004 geflossen ist, verringert. Daher sind 30 % des Volumens der Tintenkammer 2006 die maximale ausgeflossene Tintenmenge (50 % bei 0,5 atm).
Was die Größe des Verbindungsteils zwischen den Tintenkammern betrifft, das an dem unteren Abschnitt der Tintenkammerwand 2005 ausgebildet ist, so ist diese als erste Bedingung nicht kleiner als eine Größe, die nicht in der Lage ist, die Tinte in der oben abgeschlossenen Tintenkammer in dem Verbindungsteil anzuordnen. Die Größe ist so ausgewählt, daß entsprechend der maximalen Tintenzuführungsgeschwindigkeit aus dem Tintenzuführungsabschnitt (Tintenzuführungsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt von stabilem schwarzen Drucken des Absaugvorgangs durch die Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgeräts) ein gleichmäßiger Luft-Flüssigkeits-Austausch durch die Verbindungsöffnung unter Berücksichtigung der Natur der Tinte, wie z. B. Viskosität, ausgeführt wird. Es sollte jedoch der Tatsache Aufmerksamkeit gewidmet werden, daß sich, wenn die obere Fläche der in der Tintenkammer 2006 verbliebenen Tinte niedriger als der untere Abschnitt der Tintenkammerwand 2005 wird, wie vorstehend beschrieben wurde, der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt zeitweilig in der positiven Richtung verändert, und daher die Größe ausgewählt ist, um den Einfluß dieses Ereignisses auf die Tintenausstoßeigenschaft des Aufzeichnungskopfs zu vermeiden.
Wie in der Beschreibung der Betriebsweise des Tintenbehälters beschrieben wurde, wird in dem Tintenbehälter vom Hybridtyp der innere Druck der Tinte durch das komprimierte Tintenabsorptionsmaterial, das an die Tintenkammerwand angrenzt, aufgestaut, und daher ist, um den gewünschten inneren Druck im Zeitraum der Tintenzuführung aus der Tintenkammer 2006 aufrechtzuerhalten, die Kapillarkraft des komprimierten Absorptionsmaterials 2003 angrenzend an den unteren Endabschnitt der Tintenkammerwand 2005 wie gewünscht eingestellt. Genauer gesagt werden das Komprimierungsverhältnis oder die anfängliche Porengröße so ausgewählt, daß die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003, das an das untere Ende der Tintenkammerwand 2005 angrenzt, zur Erzeugung eines inneren Drucks der Tinte, der für den Aufzeichnungsvorgang erforderlich ist, fähig ist. Wenn z. B. der innere Druck der Tinte in dem Tintenzuführungsabschnitt –h (mmWs) ist, ist das an das untere Ende der Tintenkammerwand 2005 angrenzende komprimierte Tintenabsorptionsmaterial 2003 zufriedenstellend, wenn es eine Kapillarkraft aufweist, die zum Hochsaugen der Tinte um h mm fähig ist. Falls der Aufbau des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials vereinfacht ist, erfüllt der Engporenradius P1 des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 vorzugsweise: P1 = 2γcosθ/ρgh,wobei ρ die Dichte der Tinte ist, γ ist die Oberflächenspannung der Tinte, θ ist ein Berührungswinkel zwischen dem Tintenabsorptionsmaterial und der Tinte, und g ist die Gravita tionskonstante.
Während die Tinte aus der Tintenkammer 2006 zugeführt wird, wird, wenn die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche in der Tintenkammer 4 niedriger wird als das Kopfende des Tintenzuführungsabschnitts, die Luft dem Aufzeichnungskopf zugeführt, und daher sollte die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche angrenzend an den Tintenzuführungsabschnitt an einer Stelle, die höher liegt als das Kopfende des Tintenzuführungsabschnitts, aufrechterhalten werden. Folglich wird dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial 2003 oberhalb des Tintenzuführungsabschnitts eine Kapillarkraft gegeben, die in der Lage ist, die Tinte auf eine Höhe (h+i) zu saugen, worin i die Einstellungshöhe für die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche oberhalb des Kopfendes des Tintenzuführungsabschnitts ist (i mm). Ähnlich zu dem Vorstehenden ist, wenn der Aufbau des komprimierten Absorptionsmaterials vereinfacht wird, der Radius P2 der engen Poren des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials an der Oberseite des Tintenzuführungsabschnitts: P2 = 2γcosθ/ρg(h+i).
In der vorstehenden Gleichung ist die Höhe (i mm) der Luft-Flüssigkeits-Trennfläche gleich oberhalb des Tintenzuführungsabschnitts zufriedenstellend, wenn sie sich an einer Stelle befindet, die höher ist als das Kopfende des Tintenzuführungsabschnitts. Die Ansaugkraft für die Tinte (Kapillarkraft) nimmt allmählich ab (wenn das Material des Absorptionsmittels das gleiche ist, nimmt der Radius P3 der engen Poren allmählich zu) (35), oder die Kapillarkraft des komprimierten Absorptionsmaterials ist nur angrenzend an die Tintenkammerwand 2005 verringert (36), so daß die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche allmählich zu der Tintenkammerwand hin in dem weiter inneren Abschnitt des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials in der Tintenkammer 2004 abfällt. Die Veränderung der Kapillarkraft schließt an die Kapillarkraft an dem unteren Ende der Tintenkammerwand 2005 an (wenn das Material das gleiche ist, ist es P1).
Die Kapillarkraft des Abschnitts des komprimierten Absorpti onsmaterials 2003, welches sich in dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial unterhalb der Luft-Flüssigkeits-Trennfläche befindet, kann irgend eine sein, wenn der Tintenbehälter nicht Stoß, Neigung, rascher Temperaturveränderung oder einem anderen speziellen äußeren Zwang unterworfen wird. Um jedoch die Zuführung der in der Tintenkammer 2004 verbliebenen Tinte, selbst wenn ein solcher äußerer Zwang auferlegt wird, oder wenn die Tinte in dem Tintenbehälter ganz aufgebraucht ist, zu ermöglichen, wird die Kapillarkraft (Radius P4 der engen Poren) allmählich in der Richtung des Tintenzuführungsabschnitts gegenüber der Kapillarkraft (Radius P1 der engen Poren) an dem unteren Endabschnitt der Tintenkammerwand 2005 erhöht, und die Kapillarkraft in dem Tintenzuführungsabschnitt wird größer gemacht (Radius P5 der engen Poren) (37). D. h., die Einstellung der Verteilung der Kapillarkraft befriedigt:
(Kapillarkraft an dem Endabschnitt der Tintenkammerwand) < (Kapillarkraft gleich über dem Tintenzuführungsabschnitt).
Vorzugsweise:
(Kapillarkraft an dem unteren Endabschnitt der Tintenkammerwand) < (Kapillarkraft an dem unteren Abschnitt in der Mitte der Tintenkammer < oberer Bereich in der Mitte der Tintenkammer) < (gleich über dem Tintenzuführungsabschnitts) < (Tintenzuführungsabschnitt).
Wenn der Aufbau des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 vereinfacht wird, befriedigen die Porenradien: P1 > P2.
Vorzugsweise: P1 > (P3, P4) > (P2, P5).
Was das Verhältnis von P3 und P4 und das Verhältnis von P2 und P5 betrifft, kann dieses entsprechend der Verteilung des Komprimierungsverhältnisses so sein, daß P3 < P4, und P2 < P5, oder P3 = P4, oder P2 = P5 ist.
Unter Bezugnahme auf 35, 36 und 37 sind vorzuziehende Verteilungen von Komprimierungsverhältnissen als ein Bei spiel dargestellt, in welchem die vorstehend beschriebenen Beziehungen durch die Einstellung des Komprimierungsverhältnisses unter Verwendung des gleichen Materials wie das Tintenabsorptionsmaterial 2003 erfüllt sind. In diesen Figuren bezeichnen A351, A361 und A371 die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche, und Pfeile A352, A362 und A372 bezeichnen das Komprimierungsverhältnis des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials, welches zunimmt.
38 zeigt ein Vergleichsbeispiel 3, in welchem die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 in dem Tintenzuführungsabschnitt nicht größer ist als die in der Gegend der Tintenkammerwand. Die Figur zeigt den Zustand, in welchem die Tinte in einem gewissen Ausmaß aus der Tintenkammer 2004 zugeführt wurde. In diesem Vergleichsbeispiel ist eine Luft-Flüssigkeits-Trennfläche A381 angrenzend an den unteren Endabschnitt der Tintenkammerwand 2005 ausgebildet, und das Verbindungsteil zwischen der Tintenkammer 2004 und der Tintenkammer 2006 ist an der Seite der Luftphase angeordnet. In diesem Fall kann die Tinte aus der Tintenkammer 2006 nicht zugeführt werden, und die durch den Belüftungsöffnungsabschnitt 2013 eingeleitete Luft wird direkt aus dem Tintenzuführungsabschnitt in den Aufzeichnungskopf eingeführt, wodurch der Tintenbehälter zu diesem Zeitpunkt nicht-betriebsfähig wird.
39 zeigt ein Vergleichsbeispiel 4, in welchem die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials angrenzend an den unteren Endabschnitt (39(B)) oder die Wandseite der Tintenkammer (39(A) ist als die in dem Tintenzuführungsabschnitt ausgebildet. Ähnlich dem Vergleichsbeispiel 3 sinkt, bevor die Ausbildung der Luft-Flüssigkeits-Trennschicht A391 angrenzend an den unteren Endabschnitt der Tintenkammerwand erfolgt ist, die Luft-Flüssigkeits-Trennschicht unter das Kopfende des Tintenzuführungsabschnitts ab, und daher kann die Tinte aus der Tintenkammer 2006 nicht zugeführt werden, wobei die durch den Belüftungsöffnungsabschnitt 2013 eingeleitete Luft direkt dem Aufzeichnungskopf aus dem Tintenzuführungsabschnitt zugeführt wird. In diesem Fall ist der Tintenbehälter nicht länger verwendbar.
Vorstehend erfolgte die Beschreibung in bezug auf ein monochromes Aufzeichnungsgerät mit einem einzigen Aufzeichnungskopf. Die Aufzeichnungsvorrichtung kann jedoch ein Farbtintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit vier Aufzeichnungsköpfen (z. B. Bk, C, M und Y) sein, die in der Lage sind, unterschiedliche Farbtinten auszustoßen, oder mit einem einzelnen Aufzeichnungskopf, der in der Lage ist, unterschiedliche Farbtinten auszustoßen. In diesem Fall sind Vorrichtungen hinzugefügt, um die Anschlußlage und die Richtung des auswechselbaren Tintenbehälters zu begrenzen.
In dem Vorstehenden ist der Tintenbehälter austauschbar, aber das Vorstehende kann auch auf eine Aufzeichnungskopfpatrone mit einem vereinigten Aufzeichnungskopf und Tintenbehälter angewandt werden.
Beispiel 2, das nicht in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fällt
36 zeigt ein Beispiel, in welchem die Wand des Tintenbehälters aus einem durchsichtigen oder halbdurchsichtigen Material besteht, so daß die verbliebene Menge an Tinte optisch erfaßt werden kann. In diesem Fall ist eine lichtreflektierende Platte 4042, wie z. B. ein Spiegel zum Reflektieren des Lichts, an der Tintenkammerwand in einer Tintenkammer, um das Licht zu reflektieren, angeordnet, und ein Lichtsensor, der ein Lichtabstrahlelement 4043 und ein Lichtaufnahmeelement 4044 aufweist, ist außerhalb des Behälters angeordnet. Das Lichtabstrahlelement 4043 und das Lichtaufnahmeelement 4044 können auf dem Schlitten oder an der Ausgangsstellung mit der Wiederherstellungsvorrichtung angeordnet sein.
In 36 wird das Licht von dem Lichtabstrahlelement 4043 unter einem vorbestimmten Winkel abgestrahlt, und das Licht wird durch das Lichtaufnahmeelement 4044 aufgenommen, nachdem es durch die reflektierende Platte reflektiert wurde. Z. B. besteht das Lichtabstrahlelement 4043 aus einem LED-Element, und das Lichtaufnahmeelement 4044 ist ein Phototransistor oder dergleichen. In 36, (a), ist die Tinte vollständig vorhanden. In einer solchen Lage wird das von dem Lichtabstrahlelement 4043 abgestrahlte Licht durch die Tinte in einer Tintenkammer 4006 abgeblockt, und daher nimmt das Lichtaufnahmeelement 4044 kein Licht auf, und deshalb ist die Ausgabe des Detektors niedrig. Wenn jedoch die Tinte bis zu dem in 36, (b), Zustand aufgebraucht ist, wird das Licht aus dem Lichtabstrahlelement 4043 nicht abgeblockt, und daher wird die Ausgabe des Lichtaufnahmeelements hoch. Wenn die Lichtenergie (Ausgabe des Detektors) des Lichtaufnahmeelements 4044 eine vorbestimmte Schwelle erreicht, wird ein Warnsignal zur Sicherstellung des Tintenausstoßes erzeugt.
37 zeigt ein abgewandeltes Beispiel, in welchem sich das Lichtabstrahlelement und das Lichtaufnahmeelement einander gegenüber befinden mit dem Tintenbehälter zwischen ihnen. 37(a) zeigt eine Draufsicht von oben, und 37(b) zeigt eine Querschnittansicht. In diesem Fall ist das Material der Tintenkammer ebenfalls durchsichtig oder halbdurchsichtig. In diesem Beispiel besteht keine Notwendigkeit für die Verwendung der reflektierenden Platte, und die Empfindlichkeit der Erfassung ist besser, da das Licht direkt aufgenommen wird.
Im Vorstehenden erfolgte die Beschreibung in bezug auf einen einzigen Tintenbehälter, aber die vorliegende Erfindung ist auf Tintenbehälter für ein Farbtintenstrahl-Aufzeichnungsgerät mit mehreren Aufzeichnungsköpfen für die Farben Schwarz, Zyan, Magenta und Gelb anwendbar. Weiterhin ist dieser Behälter mit einem einzigen Aufzeichnungskopf verwendbar, der zum Ausstoßen von verschiedenen farbigen Tinten in der Lage ist.
Der Schwellenwert für die jeweiligen Farben kann verändert werden. Ein Filter oder dergleichen kann entsprechend der Farbe der Tinte verwendet werden, um Licht einer vorbestimmten Wellenlänge auszuwählen, und die verbliebene Menge an Tinte kann anhand der Durchlässigkeit der Tinte erfaßt werden.
In dem Vorstehenden ist der Tintenbehälter auswechselbar. Er kann jedoch in der Form einer Tintenstrahlkopfpatrone mit integriertem Aufzeichnungskopf und Tintenbehälter, der die Tintenkammern 4004 und 4006 aufweist, ausgebildet sein.
Wie in dem vorstehenden Beispiel beschrieben wurde, wird ein Tintenbehälter bereitgestellt, der mit einem Tintenzuführungsabschnitt für den Aufzeichnungskopf und einer Belüftungsöffnung versehen ist, welcher eine Tintenzuführungskammer, die das Tintenabsorptionsmaterial enthält, und zumindest eine Tintenkammer, die mit der Tintenzuführungskammer in Verbindung steht, zum Aufnehmen der Tinte aufweist, in welcher ein Mangel an Tinte erfaßt wird, während eine vorbestimmte Menge an Tinte in der Tintenkammer verbleibt, wobei das Ergebnis der Erfassung dem Bediener gemeldet wird. Dann kann der Aufzeichnungsvorgang angehalten werden um zu ermöglichen, daß die Tintenkammer mit der Tinte wiederaufgefüllt wird, so daß der Tintenbehälter wiederbenutzt werden kann.
Die Erfinder haben die Eigenschaft der Tinte untersucht, die zur Verwendung mit den vorstehend beschriebenen Tintenbehältern geeignet ist. Die vorzuziehende Tinte zeigt Stabilität des Luft-Flüssigkeits-Austauschabschnitts gegenüber Erschütterungen der Tinte und ist gegenüber Veränderung der Umgebungsbedingung stabil.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung von derartigen Tinten, die zur Verwendung mit den vorstehend beschriebenen Tintenbehältern geeignet sind.
Der grundlegende Aufbau der Tinte weist zumindest Wasser, Farbmaterial und wasserlösliches organisches Lösungsmittel auf. Das organische Lösungsmittel ist wenig flüchtiges Material mit geringer Viskosität mit hoher Verträglichkeit mit Wasser. Die nachstehenden Lösungsmittel sind Beispiele: Amide wie z. B. Dimethylformamide und Dimethylacetoamide, Ketone wie z. B. Aceton, Ether wie z. B. Tetrahydrofuran und Dioxan, Polyalkylenglykole wie z. B. Polyethylenglykol und Polypropylenglykol, Alkylenglykole wie z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, Thiodiglykol, Hexylenglykol und Diethylenglykol, niedere Alkylether von mehrwertigen Alkoholen wie z. B. Ethylenglykolmethylether, Diethylenglykol-Monomethylether und Triethylenglykol-Monomethylether, einwertige Alkohole wie z. B. Ethanol und Isopropylalkohol, und daneben Glyzerin, 1,2,6-Hexantriol, N-methyl-2-Pyrrolydon, 1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinon, Triethanolamin, Sulfolan und Dimethylsulfoxid. Dem Gehalt an wasserlöslichem organischem Lösungsmittel ist keine besondere Beschränkung auferlegt. Er kann jedoch vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 1 bis 80 Gew.-% liegen. Das in dieser Erfindung verwendbare Farbmaterial kann ein Farbstoff oder Pigment sein. Der Farbstoff kann vorzugsweise ein wasserlöslicher saurer Farbstoff, substantiver Farbstoff, basischer Farbstoff, reaktiver Farbstoff oder dergleichen sein. Der Gehalt an Farbstoff ist nicht besonders begrenzt, aber 0,1 bis 20 Gew.-% auf Basis des Gesamtgewichts der Tinte sind vorzuziehen.
Um die Oberflächenspannung einzustellen, ist die Verwendung von Tensiden wünschenswert. Beispiele eines solchen verwendeten Tensids schließen anionische Tenside ein wie z. B. Fettsäuresalze, höhere alkoholische Schwefelsäureestersalze, Alkylbenzolsulfonate und höhere alkoholische Phosphorsäureestersalze, kationische Tenside wie z. B. aliphatische Aminsalze und quaternäre Ammoniumsalze, nichtionische Tenside wie z. B. Ethylenoxidaddukte der höheren Alkohole, Ethylenoxidaddukte der Alkylphenole, aliphatische Ethylenoxidaddukte, Ethylenoxidaddukte der höheren alkoholischen Fettsäureester, Ethylenoxidaddukte der höheren Alkylamine, Ethyleno xidaddukte der Fettsäureamide, Ethylenoxidaddukte von Polypropylenglykol, höhere alkoholische Fettsäureester der mehrwertigen Alkohole und Alkanolamin-Fettsäureamide und amphothäre Tenside des Aminosäure- und Betaintyps. Derartigen Tensiden ist keine besondere Beschränkung auferlegt. Jedoch werden nichtionische Tenside wie z. B. Ethylenoxidaddukte der höheren Alkohole, Ethylenoxidaddukte der Alkylphenole, Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymere und Ethylenoxidaddukte von Acetylenglykol bevorzugt verwendet. Ferner wird teilweise vorgezogen, daß die Zahl der Mole des addierten Ethylenoxids in den Ethylenoxidaddukten innerhalb eines Bereichs von 4 bis 20 liegen sollte. Der Menge des hinzugefügten Tensids ist keine besondere Beschränkung auferlegt. Sie sollte jedoch vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,01 bis 10 Gew.-% liegen. Die Oberflächenspannung kann durch das vorstehend beschriebene wasserlösliche organische Lösungsmittel gesteuert werden.
Zusätzlich zu den vorstehenden Bestandteilen kann erstere Flüssigkeit, wenn es erforderlich ist, Additive aufweisen wie z. B. Viskositätsabwandler, pH-Einsteller, Schimmelschutzmittel oder Antioxidantien.
Die Viskosität der Tinte beträgt 1 – 20 cP. Die Oberflächenspannung sollte 20 dyn/cm – 55 dyn/cm betragen. Sie liegt mehr vorzugsweise bei 25 – 50 dyn/cm. Wenn die Oberflächenspannung der Tinte innerhalb dieses Bereichs liegt, tritt nicht auf, daß der Meniskus der Aufzeichnungskopföffnung aufbricht und die Tinte aus dem Kopf ausläuft, wenn der Druckvorgang nicht ausgeführt wird.
Die Menge der in der Tintenpatrone enthaltenen Tinte kann bis zu der Grenze ihres Innenvolumens genau festgelegt werden. Um den Unterdruck sofort nachdem die Tintenpatrone ausgepackt wurde aufrechtzuerhalten, kann die Tinte bis zu ihren Grenzen aufgefüllt sein. Die Menge an Tinte in dem unterdruckerzeugenden Material kann jedoch geringer sein als die Rückhaltekapazität des unterdruckerzeugenden Materials.
Hierbei ist die Rückhaltekapazität für die Tinte die Menge an Tinte, die in dem individuellen Material zurückgehalten werden kann.
Nachstehend werden Beispiele von Tinten und Vergleichsbeispiele beschrieben.
Eine Mischung aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel wird mit einem Farbstoff vier Stunden lang gerührt, und danach wird ein Tensid hinzugegeben. Dann wird die Lösung durch einen Filter gegeben, um Fremdmaterialien zu entfernen. Die Tinte wurde in die Tintenpatrone der 11 eingefüllt, und der Aufzeichnungsvorgang wird in dem Aufzeichnungsgerät von 12 ausgeführt.
Nachstehend sind die Zusammensetzung, die Art der Tinte und das Ergebnis der Aufzeichnung dargestellt.
Es wurden für alle vier Beispiele klare Farbbilder aufgezeichnet, und die Tinte in der Patrone wurde ohne Störung aufgebraucht.
Der gelbe Farbstoff war Säuregelb 23, der Zyanfarbstoff war Säureblau 9, der Magentafarbstoff war Säurerot 289 und der schwarze Farbstoff war Substantivschwarz 168.
Die Oberflächenspannung wurde bei 25 °C nach dem Wilhelmy-Verfahren gemessen.
Nachstehend sind die Oberflächenspannungen bei 20 – 25 °C von typischen wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln angegeben:
Ethanol (22 dyn/cm), Isopropanol (22 dyn/cm), Cyclohexanol (34 dyn/cm), Glyzerin (63 dyn/cm), Diethylenglykol (49 dyn/cm), Diethylenglykol-Monomethylether (35 dyn/cm), Triethylenglykol (35 dyn/cm), 2-Pyrrolidon (47 dyn/cm) und N-Methylpyrrolidon (41 dyn/cm).
Die gewünschte Oberflächenspannung kann durch Mischen mit Wasser eingestellt werden.
Nachstehend wird das Verfahren zum Einstellen der Oberflächenspannung der Tinte unter Verwendung von Tensiden beschrieben.
Z. B. können 28 dyn/cm Oberflächenspannung durch Hinzufügen von 1 % Sorbitan-Monolauratester auf Wasserbasis bereitgestellt werden; 35 dyn/cm können durch Hinzufügen von 1 % Polyoxyethylen-Sorbitan-Monolauratester bereitgestellt werden; 28 dyn/cm können durch Hinzufügen von mindestens 1 ACETYLENOL EH (Acetylenglykol-Ethylenoxidaddukte) bereitgestellt werden. Wenn eine niedrigere Oberflächenspannung gewünscht ist, können 17 dyn/cm durch Hinzufügen von 0,1 SURFLON S-145 (Perfluoroalkyl-Ethylenoxidaddukte) (erhältlich von Asahi Glass Kabushiki Kaisha, Japan) bereitgestellt werden. Die Oberflächenspannung verändert sich leicht bei anderen Additiven, und daher kann eine genaue Einstellung durch den Fachmann erfolgen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist der Tintenpuffer unter Berücksichtigung der maximalen Auslaufmenge der Tinte ausgelegt. Es wurde gefunden, daß der Puffereffekt durch die Zusammensetzung der Tinte erheblich beeinflußt wird.
Das nachstehende Beispiel ist ein Vergleichsbeispiel. Vergl.-Bsp. 3

Farbstoff 4 Teile

Glyzerin 7,5 Teile

Thiodiglykol 7,5 Teile

Harnstoff 7,5 Teile

dest. Wasser 73,5 Teile
Wenn die Tinte aus einer Tintenkammer 3006 in eine Tinten kammer 3004 durch Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer 3006 infolge Druckverringerung oder Temperaturanstieg, wie in 46 gezeigt ist, gedrückt wird, tritt das Problem auf, daß die Tinte durch das Absorptionsmaterial nicht absorbiert wird und über die Belüftungsöffnung 3003 oder dergleichen durch den Zwischenraum zwischen der Behälterwand und dem Absorptionsmaterial ausläuft.
Es wurde Tinte für das Tintenstrahlaufzeichnen, die ein Tensid aufweist, vorgeschlagen. Die Tinte ist dadurch vorteilhaft, daß die Fixiereigenschaft für ein Kopierblatt, einen Briefbogen oder anderes flaches Papierblatt sehr gut ist, daß bei sachgerechtem Mischen Verlaufen oder dergleichen, selbst wenn Aufzeichnungsbereiche mit Tinte von unterschiedlicher Farbe beim Farbaufzeichnen eng beieinander liegen, nicht auftritt, und daher gleichmäßige Farbgebung möglich ist. Nachstehend ist ein Beispiel für die Zusammensetzung angegeben: Bsp. 5

Farbstoff 4 Teile

Glyzerin 7,5 Teile

Thiodiglykol 7,5 Teile

Acetylenglykol-

Ethylenoxidaddukte

(m+n = 10) 5 Teile

Harnstoff 7,5 Teile

dest. Wasser 68,5 Teile
Wenn eine solche Tinte verwendet wird, läuft die Tinte aus der Tintenpatrone nicht aus, weil die Tinte durch das Tintenabsorptionsmaterial 2003 in der Tintenkammer 2004 absorbiert wird, wenn die Tinte aus der Tintenkammer 2006 in die Tintenkammer 2004 infolge Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer 2006 durch den Temperaturanstieg oder Druckabnahme in der Atmosphäre herausgedrückt wird, wie in 34 gezeigt ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche der Tinte in der Tintenkammer 2004, wenn die Tinte aus der Tintenkammer 2006 zugeführt wird, auf einer Höhe aufrechterhalten, bei welcher sich die statische Fallhöhe von dem Ausstoßteil des Aufzeichnungskopfs, der Unterdruck in der Tintenkammer 2006 und die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials im Gleichgewicht befinden. Es wird angenommen, daß die mittlere Tintenhöhe der Luft-Flüssigkeits-Trennfläche in der Tintenkammer zu diesem Zeitpunkt H ist. Wenn die Tinte aus der Tintenkammer 2006 infolge der Verminderung des atmosphärischen Drucks oder von Temperaturanstieg ausgeflossen ist, ist es wünschenswert, daß die Höhe der Luft-Flüssigkeits-Trennfläche weiter höher um h aufrechterhalten wird. In einem Beispiel dieser Ausführungsform beträgt die Gesamthöhe in der Tintenkammer 3 cm, die Tintenkammer 2004 und die Tintenkammer 2006 haben jeweils ein Volumen von 6 ml. Zum Zeitpunkt des Anfangsstadiums ist die Tintenkammer 2006 vollkommen gefüllt (6 ml), und die Tintenkammer 2004, die das komprimierte Absorptionsmaterial 2003 (Polyurethanschaummaterial) enthält, enthält 4 ml Tinte (Tinte insgesamt: 10 ml). Die Porosität des Absorptionsmaterials ist nicht kleiner als 95 %, und wenn angenommen wird, daß die Tinte vollständig in allen von den Poren des Absorptionsmaterials enthalten ist, ist die Kammer 2004 zur Aufnahme von etwa 6 ml in der Lage. Die Tinte wird zuerst aus der Tintenkammer 2004 verbraucht, und eine Weile danach beginnt der Verbrauch von Tinte aus der Tintenkammer 2006. Die Luft-Flüssigkeits-Trennfläche der Tintenkammer wird auf dem Stand aufrechterhalten, bei welchem sich die statische Fallhöhe des Ausstoßteils des Aufzeichnungskopfs, der Unterdruck in der Tintenkammer 2006 und die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials im Gleichgewicht befinden. Im Mittel liegt der Stand der Luft-Flüssigkeits-Trennfläche zu diesem Zeitpunkt bei etwa 1,5 cm. Wenn angenommen wird, daß alle Poren des Absorptionsmaterials Tinte enthalten, beträgt die Menge an Tinte in der Tintenkammer 2004 etwa 3 ml. Die maximale Druckverminderung der Atmosphäre beträgt hierbei 0,7 atm, 1,8 ml der Tin te, welche etwa 30 % des Volumens der Tintenkammer 2006 entsprechen, können überfließen. Daher absorbiert die Tintenkammer 2003 etwa 3 ml + 1,8 ml und hält diese zurück (Tintenstand von etwa 2,4 cm). Wenn der maximal verminderte Druck 0,5 atm ist, können 3 ml Tinte, welche etwa 50 % des Volumens der Tintenkammer 2006 sind, überfließen, und daher kann die Tintenkammer 2004 3 ml + 3ml absorbieren und zurückhalten (Höhe der Tintenoberfläche etwa 3 cm). Daher weist die Tintenkammer 2004 genügend Volumen auf, um das Volumen des Absorptionsmaterials, das Volumen der in der Tintenkammer 2004 zurückgehaltenen Tinte und das Volumen der aus der Tintenkammer 2006 übergeflossenen Tinte aufzunehmen. Daher wird das Volumen der Tintenkammer 2004 durch die Abschätzung des Überlaufvolumens aus der Tintenkammer 2006 beeinflußt.
Die Höhe H der zurückgehaltenen Tinte des porösen Absorptionsmaterials wird allgemein durch die Kapillarkraftgleichung folgendermaßen ausgedrückt: P1 = 2γcosθ/ρghwobei γ die Oberflächenspannung der Tinte ist, θ ist der Berührungswinkel zwischen der Tinte und dem Tintenabsorptionsmaterial, ρ ist die Dichte der Tinte, g ist die Gravitationskonstante und r ist ein mittlerer Porenradius des Tintenabsorptionsmaterials.
Es dürfte klar sein, daß, um die Rückhaltekapazität für die Tinte durch Anheben der Höhe H zu erhöhen, in Betracht gezogen werden kann, die Oberflächenspannung der Tinte der Tinte zu erhöhen oder den Berührungswinkel zwischen der Tinte und dem Tintenabsorptionsmaterial zu vermindern (cosθ wird erhöht).
Was die Erhöhung der Oberflächenspannung der Tinte betrifft, so weist die Tinte des Vergleichsbeispiels 3 eine relativ hohe Oberflächenspannung (50 dyn/cm) auf. Jedoch wurde, wie vorstehend beschrieben wurde, die Tinte durch das Tintenabsorptionsmaterial nicht richtig absorbiert. Was die Vermin derung des Berührungswinkels θ zwischen der Tinte und dem Tintenabsorptionsmaterial betrifft, so scheint das die Benetzbarkeit des Absorptionsmaterials durch die Tinte zu erhöhen. Um das zu erreichen, wird ein Tensid verwendet.
Im Fall der Tinte von Beispiel 5 ist wegen des Hinzufügens des Tensids die Oberflächenspannung klein (30 dyn/cm), aber die Benetzbarkeit zwischen dem Absorptionsmaterial und der Tinte ist verbessert. Indem man so verfährt, ist es wirksamer, die Benetzungsfähigkeit der Tinte zu verbessern, als die Oberflächenspannung zu erhöhen, um die Durchlässigkeit zu verbessern.
Zum Zweck des Vergleichs der Durchlässigkeit der Tinte wird das komprimierte Absorptionsmaterial (Polyurethanschaummaterial) in die Tinte des Vergleichsbeispiels 3 und die Tinte des Vergleichsbeispiels 5 eingetaucht, und die Höhe der Tintenabsorption wurde gemessen. Die Tinte des Vergleichsbeispiels 3 wurde kaum absorbiert, während die Tinte des Beispiels 5 zu einer Höhe von nicht weniger als 2 cm absorbiert wurde. Es dürfte klar sein, daß die Tinte mit der verbesserten Durchlässigkeit durch das Aufweisen des Tensids, wie in dem Fall von Beispiel 5, in ausreichender Weise absorbiert werden kann, selbst wenn die Tinte aus der Tintenkammer infolge von Druckverminderung oder Temperaturerhöhung übergelaufen ist.
Die vorzuziehenden Durchdringungswirkstoffe schließen anionische Tenside wie Aerosol vom OT-Typ, Natriumdodekylbenzolsulfonat, Natriumlaurylsulfat, höhere Alkohol-Ethylenoxidaddukte, die durch die allgemeine Formel [1] dargestellt werden, Alkylphenol-Ethylenoxidaddukte, die durch die allgemeine Formel [2] dargestellt werden, Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymer, das durch die allgemeine Formel [3] dargestellt wird, und Acetylenglykol-Ethylenoxidaddukte, die durch die allgemeine Formel [4] dargestellt werden, ein.
Das anionische Tensid weist eine stärkere schaumbildende Neigung auf und ist schlechter beim Ausbluten, der Farbgleichmäßigkeit, dem Verschwimmen oder dergleichen als das nichtionische Tensid, weshalb das nachstehende nichtionische Tensid, das durch die nachstehende Formel dargestellt wird, verwendet wird.
Hierbei ist n in Formel [1] und [2] vorzugsweise 6 – 14, und R hat vorzugsweise 5 – 25 Kohlenstoffatome; m+n ist vorzugsweise 6 – 14 in den Formeln [3] und [4].

wobei m und n jeweils eine ganze Zahl sind.
Unter den anionischen Ethylenoxid-Tensiden sind Acetylenglykol-Ethylenglykol-Addukte vom Standpunkt der Absorption in dem Tintenabsorptionsmaterial, der Bildqualität auf dem Aufzeichnungsmaterial und der Ausstoßleistung insgesamt vorzuziehen. Die hydrophile Eigenschaft und das Eindringvermögen können durch Veränderung der Zahl m+n der Ethylenoxide, die addiert werden, gesteuert werden. Wenn diese kleiner als 6 ist, ist das Eindringvermögen gut, wobei die Wasserlösungseigenschaft nicht gut ist und daher die Löslichkeit in Wasser schlecht ist. Wenn sie zu groß ist, ist die hydrophile Eigenschaft zu stark, und das Eindringvermögen ist verschlechtert. Wenn sie größer als 14 ist, ist das Eindringvermögen unzureichend, und die Ausstoßeigenschaft ist verschlechtert. Daher ist sie vorzugsweise 6 – 14.
Die Menge an nichtionischem Tensid liegt vorzugsweise bei 0,1 – 20 Gew.-%. Wenn sie kleiner als 0,1 % ist, sind die Bildqualität und das Eindringvermögen unzureichend. Wenn sie größer als 20 % ist, wird keine Verbesserung erwartet, aber die Kosten steigen an, und die Zuverlässigkeit nimmt ab.
Es können eins oder mehrere der vorstehend beschriebenen Tenside in Kombination verwendet werden.
Die Tinte kann Farbstoff, leichtflüchtiges organisches Lösungsmittel wie z. B. mehrwertige Alkohole, um Verstopfen zu vermeiden, oder organische Lösungsmittel wie z. B. Alkohole, um die Stabilität der Blasenausbildung und das Fixiervermögen auf dem Aufzeichnungsmaterial zu verbessern, aufweisen.
Die wasserlöslichen organischen Lösungsmittel, die die Tinte der Ausführungsform ausbilden, können Polyalkylenglykole einschließen wie z. B. Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; Alkylenglykole mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen wie z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, 1,2,6-Hexantriol, Hexylenglykol und Diethylenglykol; Glyzerin; niedere Alkylether der mehrwertige Alkohole wie z. B. Ethylenglykol-Methylether, Diethylenglykol-Methyl (oder Ethyl)ether und Triethylenglykol-Monomethyl (oder Ethyl)ether; Alkohole wie z. B. Methylalkohol, Ethylalkohol, N-Propylalkohol, Isopropylalkohol, N-Butylalkohol, Sek-Butylalkohol, T-Butylalkohol, Isobutylalkohol, Benzylalkohol und Cyclohexanol; Amide wie z. B. Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone und Ketonalkohole wie z. B. Aceton, Diacetonalkohol; Ether wie z. B. Tetrahydrofuran und Dioxan; und Stickstoff enthaltende zyklische Verbindungen wie z. B. N-Methyl-2-Pyrrolidon, 2-Pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinon.
Die wasserlöslichen organischen Verbindungen können ohne Verschlechterung der Bildqualität oder der Zuverlässigkeit des Ausstoßes hinzugefügt werden. Vorzugsweise sind das mehrwertige Alkohole oder Alkylether der mehrwertigen Alkohole. Deren Gehalt beträgt 1 – 3 Gew.-%. Der Gehalt an destilliertem Wasser ist 50 – 90 Gew.-%.
Die mit der vorliegenden Erfindung verwendbaren Tinten schließen substantive Farbstoffe, saure Farbstoffe, reaktive Farbstoffe, Dispergierfarbstoffe, Küpenfarbstoffe oder dergleichen ein. Der Gehalt an Farbstoff wird in Abhängigkeit von den Arten der flüssigen Bestandteile und den erforderlichen Eigenschaften der Tinte, dem Ausstoßvolumen des Ausstoßkopfs oder dergleichen festgelegt. Im allgemeinen liegt er jedoch bei 0,5 – 15 Gew.-%, vorzugsweise bei 1 – 7 Gew.-%.
Durch Hinzufügen von Thiodiglykol oder Harnstoff (oder deren Derivaten) zu der Tinte können das Ausstoßvermögen und die Verstopfungs- bzw. Verfestigungseigenschaft beträchtlich verbessert werden. Das ist zu erwarten, weil die Löslichkeit des Farbstoffs in der Tinte verbessert wird. Der Gehalt an Thiodiglykol oder Harnstoff (oder deren Derivaten) liegt vorzugsweise bei 1 – 3 % und kann wie gewünscht hinzugefügt werden.
Vorstehend sind die Hauptbestandteile der Tinte beschrieben worden. Andere Additive können eingearbeitet werden, vorausgesetzt daß die Ziele der Erfindung erreichbar sind. Die Additive schließen Wirkstoffe zur Einstellung der Viskosität ein wie z. B. Polyvinylalkohol, Zellulosen und wasserlösliche Harze; Wirkstoffe zur Steuerung des pH-Werts wie z. B.
Diethanolamin, Triethanolamin und Pufferlösungen; Fungizide usw. Zu der Tinte vom elektrisch aufladbaren Typ, der zur Tintenstrahlaufzeichnung mit geladenen Tintentröpfchen verwendet wird, wird ein Wirkstoff zur Einstellung des spezifischen Widerstand wie z. B. Lithiumchlorid, Ammoniumchlorid und Natriumchlorid hinzugefügt.
Nachstehend wird ein Vergleichsbeispiel erläutert. Vergl.-Bsp. 4

Farbstoff 3 Teile

Diethylenglykol 5 Teile

Thiodiglykol 5 Teile

Ethylalkohol 3 Teile

dest. Wasser 84 Teile
In diesem Fall tritt, wenn die Tinte aus dem Tintenbehälter in die Behälterkammer für das Absorptionsmaterial durch die Ausdehnung der Luft in dem Tintenbehälter infolge von Verminderung des atmosphärischen Drucks oder von Temperaturanstieg übergelaufen ist, das Problem auf, daß die Tinte durch die Belüftungsöffnung oder die Tintenzuführungsöffnung über den Zwischenraum zwischen der Behälterwand und dem Absorptionsmaterial ausläuft.
Es wurde eine Tinte für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, die ein Tensid enthält, vorgeschlagen. Eine derartige Tinte ist dadurch vorteilhaft, daß die Fixierungsgeschwindigkeit für ein Kopierblatt, ein Briefblatt oder einen anderen flachen Papierbogen sehr hoch ist, und daß eine unsachgemäße Farbvermischung (Ausbluten oder dergleichen), selbst wenn Aufzeichnungsbereiche von unterschiedlicher Farbe in Berührung gelangen, nicht auftritt, und daher eine gleichmäßige Farbgebung ausgeführt werden kann. Nachstehend ist ein Beispiel einer derartigen Tinte angegeben. Vergl.-Bsp. 6

Farbstoff 3 Teile

Glyzerin 5 Teile

Thiodiglykol 5 Teile

Ethylenoxid-

Propylenoxid-Copolymer 3 Teile

Harnstoff 5 Teile

dest. Wasser 79 Teile
Wenn diese Tinte verwendet wird, wird sie durch das Absorptionsmaterial in der Kammer für das Absorptionsmaterial absorbiert und läuft nicht aus, selbst wenn die Tinte aus der Tintenkammer in die Kammer für das Absorptionsmaterial durch die Ausdehnung der Luft infolge einer Verringerung des atmosphärischen Drucks oder eines Anstiegs der Temperatur hinübergeflossen ist.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird ein Tintenbehälter bereitgestellt, der eine Tintenzuführungskammer, die ein Tintenabsorptionsmaterial mit einer eingestellten Kapillarkraft enthält, und eine oder mehrere Tintenkammern aufweist, wobei die Tinte ein nichtionisches Tensid enthält, wodurch die Tinte, selbst wenn eine Veränderung der Umgebungsbedingung auftritt, während des Aufzeichnungsvorgangs oder wenn der Aufzeichnungsvorgang nicht ausgeführt wird, nicht ausläuft und daher der Tintenausnutzungsgrad hoch ist.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 9 und die Beispiele 1 und 2 sind jeweils vorteilhaft, deren Kombination ist jedoch mehr vorteilhaft.
Die vorliegende Erfindung ist mit irgendeiner Tintenstrahlvorrichtung verwendbar, wie z. B. mit der, die einen elektromechanischen Umwandler wie z. B ein piezoelektrisches Element verwendet, aber sie ist in einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Aufzeichnungsgerät, worin Wärmeenergie von einem Wärme-Elektriziäts-Umwandler, Laserstrahl oder dergleichen verwendet wird, um eine Zustandsänderung der Tinte zu verursachen, um die Tinte auszustoßen, besonders geeignet verwendbar. Das beruht darauf, daß eine hohe Dichte der Bildelemente und hohe Auflösung der Aufzeichnung möglich sind.
Der typische Aufbau und das Funktionsprinzip sind vorzugsweise die, welche in den Dokumenten US 4.723.129 und 4.140.196 offenbart sind. Das Prinzip und der Aufbau sind auf die Aufzeichnungsanordnung vom sogenannten "On-Demand"-Typ und eine Aufzeichnungsanordnung vom "Continuous"-Typ anwendbar. Insbesondere sind sie jedoch für den "On-demand"-Typ geeignet, weil das Prinzip derart ist, daß zumindest ein Ansteuerungssignal an einen Elektrizitäts-Wärme-Umwandler, der in einer Flüssigkeit (Tinte) zurückhaltenden Schicht oder einem Flüssigkeitskanal angeordnet ist, angelegt wird, wobei das Ansteuerungssignal ausreichend ist, einen solchen schnellen Temperaturanstieg über einen Punkt hinaus, an dem Blasensieden anfängt, zu schaffen, wobei Wärmeenergie durch den Elektrizitäts-Wärme-Umwandler bereitgestellt wird, um Filmsieden an dem Aufheizabschnitt des Aufzeichnungskopfs zu erzeugen, wodurch eine Blase in der Flüssigkeit (Tinte) entsprechend jedem der Ansteuerungssignale ausgebildet wird.
Bei der Erzeugung, der Entwicklung und dem Zusammenziehen der Blase wird die Flüssigkeit (Tinte) durch eine Ausstoßöffnung ausgestoßen, um zumindest ein Tröpfchen auszustoßen. Das Ansteuerungssignal weist vorzugsweise die Gestalt eines Impulses auf, weil die Entwicklung und das Zusammenziehen der Blase augenblicklich bewirkt werden können, und daher die Flüssigkeit (Tinte) mit schnellem Ansprechverhalten ausgestoßen wird. Das Ansteuerungssignal in der Form eines Impulses ist vorzugsweise ein solches, wie es in den Dokumenten US 4.463.359 und 4.345.262 offenbart wurde. Weiterhin ist die Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur vorzugsweise so wie in dem Dokument US 9.313.124 offenbart.
Der Aufbau des Aufzeichnungskopfs kann wie in den Dokumenten US 4.558.333 und 4.459.600 sein, worin sowohl ein in einem gebogenen Abschnitt angeordneter Aufheizabschnitt als auch der Aufbau des Verbundes von Ausstoßöffnung, Flüssigkeitskanal und Elektrizitäts-Wärme-Umwandler, wie in den vorstehend erwähnten Patenten offenbart, dargestellt sind. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auf den Aufbau, der in dem Dokument JP 123670/1984 offenbart ist, anwendbar, worin ein gemeinsamer Spalt als die Ausstoßöffnung für mehrere Elektrizitäts-Wärme-Umwandler verwendet wird, und auf einen Aufbau, der in dem Dokument JP 138461/1984 offenbart ist, worin eine Öffnung zur Absorption einer Druckwelle der Wärmeenergie entsprechend dem Ausstoßabschnitt angeordnet ist. Das beruht darauf, daß mit der vorliegenden Erfindung der Aufzeichnungsvorgang sicher und mit hohem Wirkungsgrad unabhängig von dem Typ des Aufzeichnungskopfs erfolgreich ausgeführt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Tintenaufzeichnungskopf vom sogenannten Ganzzeilentyp wirksam anwendbar, der eine Länge entsprechend der maximalen Aufzeichnungsbreite aufweist. Ein solcher Aufzeichnungskopf kann einen einzelnen Aufzeichnungskopf und mehrere Aufzeichnungsköpfe, die vereint sind, um die maximale Breite abzudecken, aufweisen.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auf einen Aufzeichnungskopf vom seriellen Typ anwendbar, wobei der Aufzeichnungskopf an der Hauptbaugruppe fest angeordnet ist, einen Aufzeichnungskopf vom Typ eines auswechselbaren Chips, der mit dem Hauptgerät elektrisch verbunden ist und mit der Tinte versorgt werden kann, wenn er in der Hauptbaugruppe angeordnet ist, oder einen Aufzeichnungskopf vom Patronentyp mit einem integrierten Tintenbehälter.
Die Anordnung einer Wiederherstellungsvorrichtung und/oder einer Hilfsvorrichtung für einen Vorbereitungsvorgang ist vorzuziehen, weil diese die Wirkungen der vorliegenden Erfindungen weiter stabilisieren kann. Hinsichtlich solcher Vorrichtungen gibt es Verkappungsvorrichtungen für den Aufzeichnungskopf, Reinigungsvorrichtungen dafür, Druck- oder Saugvorrichtungen, Vorheizvorrichtungen, welche Elektrizitäts-Wärme-Umwandler sein können, ein zusätzliches Aufheizelement oder eine Kombination aus diesen. Weiterhin kann eine Vorrichtung zum Bewirken von Vorausstoß (nicht für den Aufzeichnungsvorgang) den Aufzeichnungsvorgang stabilisieren.
Hinsichtlich der Abwandlung des anzuordnenden Aufzeichnungskopfs kann dieser ein einzelner entsprechend einer einzigen Farbtinte sein, oder es können mehrere entsprechend der Vielzahl von Tintenmaterialien mit verschiedenen Aufzeichnungsfarben oder Dichten sein. Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung mit zumindest einer einfarbigen Betriebsart, hauptsächlich mit Schwarz, oder einer Mehrfarben-Betriebsart mit unterschiedlichen Farben und/oder eine Vollfarben-Betriebsart unter Verwendung der Mischung der Farben wirkungsvoll anwendbar, welche eine einstückig ausgebildete Aufzeichnungsvorrichtung oder ein Zusammenschluß von mehre ren Aufzeichnungsköpfen sein kann.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Tinte flüssig. Sie kann jedoch ein Tintenmaterial sein, das unterhalb der Raumtemperatur erstarrt ist, aber bei Raumtemperatur verflüssigt ist. Da die Tinte innerhalb einer Temperatur von nicht niedriger als 30 °C und nicht höher als 70 °C gesteuert wird, um die Viskosität der Tinte zu stabilisieren, um stabilisierten Ausstoß in dem üblichen Aufzeichnungsgerät dieses Typs zu gewährleisten, kann die Tinte derart sein, daß sie innerhalb des Temperaturbereichs flüssig ist, wenn das Aufzeichnungssignal anliegt. Die vorliegende Erfindung ist auch auf andere Typen von Tinte anwendbar. In dem einen davon wird das Ansteigen der Temperatur durch die Wärmeenergie durch deren Verbrauch für die Zustandsänderung der Tinte von dem festen Zustand in den flüssigen Zustand definitiv verhindert. Ein anderes Tintenmaterial wird verfestigt, wenn es zurückgeblieben ist, um die Verdampfung der Tinte zu verhindern. In jedem der Fälle erzeugt die Anwendung des Aufzeichnungssignals Wärmeenergie, wobei die Tinte verflüssigt wird und die verflüssigte Tinte ausgestoßen werden kann. Ein anderes Tintenmaterial beginnt an dem Zeitpunkt, wenn es das Aufzeichnungsmaterial erreicht, sich zu verfestigen. Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein solches Tintenmaterial anwendbar, das durch die Anwendung von Wärmeenergie verflüssigt wird. Ein derartiges Tintenmaterial kann als flüssiges oder festes Material in Durchgangsbohrungen oder Aufweitungen, die in einer porösen Schicht ausgebildet sind, zurückgehalten werden, wie in den Dokumenten JP 56847/1979 und JP 71260/1985 offenbart ist. Die Schicht befindet sich in Gegenüberlage zu den Elektrizitäts-Wärme-Umwandlern. Das für die vorstehend beschriebenen Tintenmaterialien wirksamste Verfahren ist das Filmsiedeverfahren.
Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung kann als ein Ausgabeendgerät eines Datenverarbeitungsgeräts wie z. B. eines Computers oder dergleichen, als ein Kopiergerät, an das ein Bildlesegerät oder dergleichen angeschlossen ist, oder als ein Faksimilegerät mit Datenübermittlungs- und Empfangsfunktionen verwendet werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die hierin offenbarten Anordnungen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die hervorgehobenen Einzelheiten beschränkt, und diese Anmeldungen schließt solche Abwandlungen oder Abänderungen ein, die in den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche fallen können.

Claims

Flüssigkeitsbehälter für ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät, der aufweist: – eine erste Kammer (4), die unterdruckerzeugendes Material (3) enthält und einen Flüssigkeitsauslaß aufweist, der an einen Flüssigkeitsstrahlkopf anschließbar ist, um dem Flüssigkeitsstrahlkopf Flüssigkeit aus dem Behälter zuzuführen, und eine Luftöffnung (13) zum Ermöglichen, daß Umgebungsluft in den Behälter gelangt, – eine zweite Kammer (6), die mit der ersten Kammer (4) durch einen Verbindungsweg (8), der durch eine die erste und zweite Kammer trennende Wand (5) begrenzt wird, verbunden ist, wobei die zweite Kammer (6) abgesehen von dem Verbindungsweg (8) im wesentlichen luftdicht abgeschlossen ist, und – einen Umgebungsluft-Einleitungsweg (A51; A61; A71; A73; A83; A201), der zwischen der Wand (5) und dem unterdruckerzeugenden Material (3) angeordnet ist und sich von einer Stelle teilweise entlang der Wand in Richtung auf den Verbindungsweg erstreckt, für das Einleiten von Umgebungsluft in die zweite Kammer (6).
Flüssigkeitsbehälter gemäß Anspruch 1, wobei der Umgebungsluft-Einleitungsweg (A83) an der Stelle endet und sich zu dem Verbindungsweg (8) erstreckt.
Flüssigkeitsbehälter gemäß Anspruch 1, wobei der Umge bungsluft-Einleitungsweg an der Stelle endet und vor dem Verbindungsweg (8) endet.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich die Stelle oberhalb des Flüssigkeitsauslasses befindet.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Lufteinleitungsweg durch eine Rippe (61; 71; 81; 91) an der Wand (5) begrenzt ist.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Lufteinleitungsweg durch eine Nut in der Wand (5) begrenzt ist.
Tintenbehälter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Flüssigkeitsauslaß und die Luftöffnung (13) durch ein einziges Element während des Transports verschlossen sind.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Behälter aus einem Material besteht, durch welches dessen Inneres sichtbar ist.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die in dem Behälter enthaltene Flüssigkeit für das Drucken von Bildern verwendbar ist und wobei die Flüssigkeit von der zweiten Kammer (6) der ersten Kammer (4) durch den Verbindungsweg (8) durch das Einleiten von Luft in die zweite Kammer (6) über den Lufteinleitungsweg zugeführt wird.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das unterdruckerzeugende Material (3) Schwamm ist, welcher nicht wärmeverpreßt ist und in die erste Kammer gepreßt ist.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das unterdruckerzeugende Material (3) wärmeverpreßter Schwamm ist.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Weg, der die Luftöffnung (13) und die Stelle verbindet, sich durch das unterdruckerzeugende Material (3) erstreckt.
Flüssigkeitsbehälter gemäß Anspruch 1, wobei der Lufteinleitungsweg (A32) als ein Zwischenraum zwischen dem unterdruckerzeugenden Material (3) und der Wand (5) angeordnet ist.
Flüssigkeitsbehälter gemäß Anspruch 1, wobei sich der Lufteinleitungsweg im wesentlichen entlang der Länge der Wand (5) erstreckt.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mehrere derartige Lufteinleitungswege angeordnet sind.
Flüssigkeitsbehälter gemäß Anspruch 15, wobei die Lufteinleitungswege (81) in bezug auf den Verbindungsweg (8) asymmetrisch angeordnet sind.
Flüssigkeitsbehälter gemäß Anspruch 1, wobei eine Justierkammer (1032) für das unterdruckerzeugende Material zwischen dem Lufteinleitungsweg und dem unterdruckerzeugenden Material (3) angeordnet ist.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Behälter Druckflüssigkeit beinhaltet.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Flüssigkeitsbehälter Tinte beinhaltet.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die zweite Kammer (6) eine Flüssigkeit beinhaltet.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die zweite Kammer (6) eine Flüssigkeit beinhaltet, die zumindest einen Typ eines nichtionischen Tensids enthält.
Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Flüssigkeit Wasser, Farbstoffmaterial und wasserlösliches organisches Lösungsmittel aufweist und eine Oberflächenspannung von 20 dyn/cm bis 55 dyn/cm hat.
Flüssigkeitsbehälter gemäß Anspruch 22, wobei die Flüssigkeit zumindest ein nichtionisches Tensid enthält.
Flüssigkeitspatrone, die einen Flüssigkeitsbehälter gemäß einem der vorstehenden Ansprüche und einen Flüssigkeitsstrahlkopf zur Aufzeichnung unter Verwendung einer Flüssigkeit aufweist, die durch den Flüssigkeitsbehälter zugeführt wird.