DE69334034T2

DE69334034T2 - Tintenbehälter und Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einem solchen Behälter

Info

Publication number: DE69334034T2
Application number: DE69334034T
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; c/o Canon Kabushiki Kaisha Hiromitsu Hirabayashi; c/o Canon Kabushiki Kaisha Tsutomu Abe; c/o Canon Kabushiki Kaisha Hiroshi 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: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: EP1254777A3; US5509140A; EP1254777A2; US5742311A; EP0791467A2; DE69319188D1; AU4216093A; DE69333968T2; EP0791467A3; DE69333968D1; EP0791466A3; ATE212290T1; CA2100977C; CA2290700C; SG55169A1; HK1007718A1; DE69334027T2; CA2100977A1; DE69331500T2; CN1171730C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine austauschbare Tintenkartusche mit einem Flüssigkeitscontainer für ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät wie zum Beispiel einen Tintenbehälter zum Aufnehmen von Tinte, die einem Blasenstrahlaufzeichnungskopf eines Blasenstrahldruckers zuzuführen ist.
Der Tintenbehälter, der bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät verwendet wird, soll die Menge der Tinte entsprechend der Menge der aus einem Aufzeichnungskopf ausgestoßenen Tinte während des Aufzeichnungsbetriebes korrekt zuführen können, und er soll keine Tintenlecks durch die Ausstoßauslässe des Aufzeichnungskopfes aufweisen, wenn der Aufzeichnungsbetrieb nicht ausgeführt wird.
Falls der Tintenbehälter eine austauschbare Bauart ist, dann ist es erforderlich, dass der Tintenbehälter in einfacher Weise bezüglich des Aufzeichnungsgerätes ohne ein Tintenleck angebracht oder abgenommen werden kann, und dass die Tinte dem Aufzeichnungskopf sicher zugeführt werden kann.
Ein herkömmliches Beispiel eines Tintenbehälters, der bei dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät verwendbar ist, ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-87242/1988 (erster Stand der Technik) offenbart, bei dem die Tintenstrahlaufzeichnungskartusche einen Tintenbehälter aufweist, der ein geschäumtes Material enthält und eine Vielzahl Tintenausstoßöffnungen aufweist. Bei dem Tintenbehälter wird die Tinte in dem porösen Material wie zum Beispiel ein geschäumtes Polyurethanmaterial aufgenommen, und daher ist es möglich, einen Unterdruck durch die Kapillarkraft in dem geschäumten Material zu erzeugen und ein Tintenleck aus dem Tintenbehälter zu verhindern.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift JP-522/1990 (zweiter Stand der Technik) offenbart eine Tintenstrahlaufzeichnungskartusche, bei der ein erster Tintenbehälter und ein zweiter Tintenbehälter durch ein poröses Material verbunden sind, und bei dem ein zweiter Tintenbehälter und ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf durch ein poröses Material verbunden sind. Bei diesem Stand der Technik ist das poröse Material nicht in dem Tintenbehälter enthalten, und es ist nur in dem Tintenkanal angeordnet, durch den der Nutzwirkungsgrad der Tinte verbessert wird. Durch den sekundären Tintenbehälterabschnitt wird die Tinte gespeichert, die aus dem ersten Tintenbehälter aufgrund der Luftausdehnung in dem ersten Tintenbehälter aufgrund des Temperaturanstieges (Druckverringerung) herausströmt, wodurch das Vakuum in dem Aufzeichnungskopf während des Aufzeichnungsbetriebes im Wesentlichen konstant aufrechterhalten wird.
Jedoch muss bei dem ersten Stand der Technik das geschäumte Material im Wesentlichen den gesamten Raum in der Tintenbehälterlage einnehmen, und daher ist die Tintenkapazität beschränkt, und zusätzlich ist die Menge der nicht brauchbaren verbleibenden Tinte relativ groß, d.h. der Nutzwirkungsgrad der Tinte ist schlecht. Dies sind hierbei die Probleme. Zusätzlich ist es schwierig, die verbleibende Menge der Tinte zu erfassen, und es ist schwierig, ein im Wesentlichen konstantes Vakuum während der Tintenverbrauchsperiode aufrechtzuerhalten. Dieses sind zusätzliche Probleme.
Bei dem zweiten Stand der Technik ist das Vakuumerzeugungsmaterial in dem Tintenkanal angeordnet, und daher enthält das poröse Material eine ausreichende Menge der Tinte, wenn der Aufzeichnungsbetrieb nicht durchgeführt wird, und die Erzeugung des Unterdruckes durch die Kapillarkraft des porösen Materiales ist unzureichend, mit dem Ergebnis, dass die Tinte durch die Öffnungen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes bei einem leichten Stoß oder dergleichen austritt. Dies ist ein Problem. Im Falle einer austauschbaren Tintenkartusche, bei der dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf einstückig mit dem Tintenbehälter ausgebildet ist, und bei dem der Tintenbehälter an dem Tintenaufzeichnungskopf angebracht ist, ist der zweite Stand der Technik nicht anwendbar. Dies ist ein anderes Problem.
Die japanischen Patentoffenlegungsschriften JP-67269/1981 und JP-98857/1984 offenbaren einen Tintenbehälter, der eine Tintenblase verwendet, die durch eine Feder gedrückt wird. Dies ist dahingehend vorteilhaft, dass der innere Unterdruck an dem Tintenzuführungsabschnitt stabil erzeugt wird, indem die Federkraft genutzt wird. Jedoch hat dieses System Probleme, dass eine beschränkte Konfiguration der Feder zum Erzeugen eines gewünschten inneren Unterdruckes erforderlich ist, dass der Prozess zum Befestigen des Tintenbehälters an die Blase kompliziert ist, und dass daher die Herstellungskosten hoch sind. Zusätzlich ist für einen dünnen Tintenbehälter das Tintenhalteverhältnis niedrig.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift JP-214666/1990 offenbart eine Bauart mit getrennter Kammer, bei der der Innenraum des Tintenbehälters in eine Vielzahl Tintenkammern getrennt ist, die durch ein kleines Loch miteinander in Verbindung sind, das den Vakuumdruck erzeugen kann. Bei dieser Bauart mit getrennter Kammer wird der innere Unterdruck an dem Tintenzuführungsabschnitt durch die Kapillarkraft der kleinen Öffnung erzeugt, die mit den Tintenkammern in Verbindung ist. Bei diesem System ist der Aufbau des Tintenbehälters einfacher als bei dem System mit Federblase, und daher ist er unter dem Standpunkt der Herstellungskosten vorteilhaft, und die Konfiguration des Tintenbehälters ist nicht auf den Aufbau beschränkt. Jedoch hat die Bauart mit getrennter Kammer Probleme dahingehend, dass die kleine Öffnung eine Tintenknappheit in Abhängigkeit von der verbleibenden Menge der Tinte aufweist, wenn die Position des Tintenbehälters geändert wird, mit dem Ergebnis eines instabilen inneren Unterdruckes, und zwar bis zu einem Maß, bei dem die Tinte austritt, und daher sind dem Tintenbehälter Beschränkungen seiner Handhabung auferlegt.
EP-A-0 488 829 beschreibt einen Tintenbehälter und einen Aufzeichnungskopf, der einen derartigen Tintenbehälter verwendet, wobei der Tintenbehälter eine erste und eine zweite Kammer aufweist, die durch eine Wand getrennt sind, welche einen Verbindungspfad zwischen den beiden Kammern definiert. Die erste Kammer hat einen Zuführungsauslass, der mit dem Aufzeichnungskopf verbindbar ist und eine Zufuhr einer Flüssigkeit aus dem Behälter zu dem Aufzeichnungskopf ermöglicht, während die zweite Kammer ein Entlüftungsloch aufweist. Die erste und die zweite Kammer nehmen jeweils ein Absorptionsmaterial auf, und die Absorptionsmaterialien sind zumindest teilweise miteinander über den Verbindungspfad zwischen der ersten und der zweiten Kammer in Kontakt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine austauschbare Tintenkartusche für einen Blasenstrahldrucker mit einer Aufnahme zum Aufnehmen der austauschbaren Kartusche und zum Stützen derselben während des Blasenstrahldruckens vorgesehen, wobei die austauschbare Kartusche folgendes aufweist:
einen Behälter, der durch eine vordere, eine hintere, eine obere, eine untere und seitliche Wände gebildet ist;
wobei der Behälter im Inneren in eine erste Kammer (4) und in eine zweite Kammer aufgeteilt ist;
wobei die erste Kammer und die zweite Kammer eine gemeinsame Trennwand aufweisen, die sich senkrecht nach unten zu der unteren Wand erstreckt, so dass eine Öffnung zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer vorgesehen wird, die durch die Trennwand nahe der unteren Wand gebildet wird;
wobei die zweite Kammer im Allgemeinen von der Umgebungsluft mit Ausnahme durch die Öffnung abgedichtet ist;
wobei die erste Kammer ein Entlüftungsloch zum Einlassen von Umgebungsluft in die erste Kammer aufweist;
wobei die zweite Kammer ein Reservoir von flüssiger Tinte enthält;
wobei die erste Kammer einen Tintenzuführungsauslass aufweist;
wobei die erste Kammer ein schwammartiges Material zum Halten von Tinte enthält;
zumindest eine Nut an der Seite der ersten Kammer der Trennwand, die sich von der Öffnung erstreckt und an einem Punkt teilweise über der Trennwand endet, um einen Luftströmungskanal von der ersten Kammer zu der zweiten Kammer zu bilden;
wobei das schwammartige Material in der ersten Kammer positioniert ist, und einem Strömung der Luft von dem Entlüftungsloch zu der Nut zu ermöglichen, wenn das Niveau der zurückgehaltenen Tinte in dem schwammartigen Material nahe dem Punkt ist, bei dem die Nut teilweise über der Trennwand endet, wodurch die Einführung von Luft in die zweite Kammer und eine Strömung der flüssigen Tinte zu dem Tintenzuführungsauslass durch die Öffnung ermöglicht werden; und
wobei der Behälter abnehmbar in die Blasenstrahldruckeraufnahme anbringbar ist, wobei die untere Wand nach unten gerichtet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht eine Tintenkartusche vor, bei der das Tintenhalteverhältnis hoch ist.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht eine Tintenkartusche vor, bei der die Tinte unter Verwendung eines Vakuumerzeugungseinrichtung effizient verwendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sieht eine Tintenkartusche vor, bei der das Tintenleck zuverlässig verhindert wird, auch wenn ein mechanischer Stoß wie zum Beispiel Schwingungen oder ein thermischer Stoß, wie zum Beispiel eine Temperaturänderung, auf den Aufzeichnungskopf oder den Tintenbehälter unter dem Zustand einer Verwendung oder eines Transportes des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts aufgebracht wird.
Diese und andere Merkmale sowie weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Kopplung zwischen einem Aufzeichnungskopf und einem Tintenbehälter.
2 stellt einen Aufzeichnungskopf und einen Tintenbehälter dar.
3 stellt einen Tintenbehälter dar, der nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Aufzeichnungsgerätes.
5 stellt einen Tintenbehälter dar, der nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt.
6 stellt einen Tintenbehälter dar, der nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt.
7 stellt einen Tintenbehälter dar, der nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt.
8 stellt einen Tintenbehälter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
9 stellt einen Tintenbehälter gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
10 stellt ein Modell einer Tintenzufuhr dar.
11 zeigt eine grafische Darstellung einer Änderung des inneren Druckes an dem Tintenzuführungsabschnitt bei einem Tintenbehälter gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt ein Modell einer Tintenzufuhr bei einem Vergleichsbeispiel.
13 zeigt eine grafische Darstellung der Änderung des inneren Druckes an dem Tintenzuführungsabschnitt bei dem Vergleichsbeispiel.
14 stellt einen Anfangszustand dar, bei dem der Tintenbehälter mit der Tinte gefüllt ist.
15 stellt einen Zustand dar, bei dem eine Ausbildung einer Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle startet.
16 zeigt den Zustand ungefähr an einem Ende der Tintenzufuhr.
17 zeigt den Zustand, bei dem die Tinte zugeführt wurde.
18 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit vier einstückigen Köpfen und entsprechenden Tintenbehältern, die für diese anbringbar sind.
19 stellt einen Tintenbehälter gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
20 zeigt ein Modell einer Tintenzufuhr.
21 zeigt eine Längsschnittansicht eines Tintenkartuschenhauptkörpers zum Tintenstrahlaufzeichnen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
22 zeigt eine Querschnittsansicht eines Tintenkartuschenhauptkörpers für das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß der 21.
23 zeigt eine Schnittansicht eines Tintenkartuschenhauptkörpers, und sie zeigt insbesondere die Oberfläche der Rippe gemäß der 21.
24 zeigt eine Schnittansicht des Tintenkartuschenhauptkörpers, und sie zeigt die Oberfläche der Rippe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
25 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht einer Rippe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
26 zeigt eine Längsschnittansicht eines Tintenkartuschenhauptkörpers eines austauschbaren Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
27 zeigt eine Querschnittsansicht eines Tintenkartuschenhauptkörpers für das austauschbare Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
28 zeigt eine Schnittansicht eines Tintenkartuschenhauptkörpers, und sie zeigt die Oberfläche der Rippe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
29 zeigt eine Längsschnittansicht eines Tintenkartuschenhauptkörpers zum Tintenstrahlaufzeichnen bei einem Vergleichsbeispiel.
30 zeigt eine Schnittansicht eines Tintenkartuschenhauptkörpers zum Tintenstrahlaufzeichnen bei dem Vergleichsbeispiel.
31 zeigt eine Schnittansicht des Tintenkartuschenhauptkörpers, und sie zeigt die Oberfläche der Rippe bei einem Vergleichsbeispiel.
32 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht, und sie zeigt den Querschnitt der Rippe bei dem Vergleichsbeispiel.
33 stellt eine Position zum horizontalen Drucken dar.
34 stellt eine Funktion eines Puffers von Austrittstinte bei dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial in einem Tintenbehälter dar, der nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt.
35 zeigt ein Beispiel einer Verteilung eines Kompressionsverhältnisses des komprimierten Tintenabsorptionsmateriales bei einem anderen Tintenbehälter, der nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt.
36 stellt eine Erfassung einer verbleibenden Tintenmenge bei einem anderen Tintenbehälter dar, der nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt.
37 stellt eine abgewandelte Erfassung der verbleibenden Tintenmenge bei dem Tintenbehälter dar, der in der 34 gezeigt ist.
38 zeigt die Tintenflussmenge bei einer Druckverringerung.
39 zeigt eine Beziehung zwischen der verbleibenden Menge der Tinte und des elektrischen Widerstandes zwischen Elektroden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Verbindung zwischen dem Aufzeichnungskopf, einem Tintenbehälter und einem Schlitten bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das zur Verwendung mit einem Tintenbehälter geeignet ist, der durch die Erfindung ausgeführt wird. Der Aufzeichnungskopf 20 ist eine Tintenstrahlbauart, die elektrothermische Wandler zum Erzeugen von thermischer Energie verwenden, um ein Filmsieden in der Tinte gemäß einem elektrischen Signal zu bewirken. Gemäß der 1 sind die Hauptbestandteile des Aufzeichnungskopfes 20 zu einer Laminatstruktur an einer Kopfbasisplatte 111 gefügt oder gedrückt, wobei Referenzvorsprünge 111-1 und 111-2 an der Kopfbasisplatte 111 positioniert werden. In der vertikalen Richtung der Oberfläche gemäß der Zeichnungsebene der 1 wird das Positionieren durch den Kopfpositionierabschnitt 104 eines Schlittens HC und durch einen Vorsprung 111-2 bewirkt. In der vertikalen Richtung des Querschnittes der 1 steht ein Teil des Vorsprungs 111-2 vor, um den Kopfpositionierabschnitt 104 abzudecken, und der ausgeschnittene Abschnitt (nicht gezeigt) des Vorsprungs 111-2 und der Kopfpositionierabschnitt 104 werden zum korrekten Positionieren verwendet. Die Heiztafel 113 wird durch einen Filmbildungsprozess erzeugt, und sie hat elektrothermische Wandler (Ausstoßheizvorrichtungen), die an einem Si-Substrat angeordnet sind, und eine elektrische Verdrahtung zum Zuführen von elektrischer Leistung zu ihnen, wobei die Verdrahtung aus Aluminium oder dergleichen besteht. Die Verdrahtung wird entsprechend der flexiblen Kopfbasis (Kopf-PCB) geschaffen, die die Verdrahtung aufweist, die an dem Endabschnitt Klötze zum Aufnehmen von elektrischen Signalen von der Hauptbaugruppe aufweisen. Sie sind durch eine Drahtverbindung verbunden. Eine obere Platte 112, die einstückig aus Polysulfon oder dergleichen ausgebildet ist, hat Wände zum Trennen einer Vielzahl Tintenkanäle entsprechend den Ausstoßheizvorrichtungen, eine gemeinsame Flüssigkeitskammer zum Aufnehmen von Tinte aus einem austauschbaren Tintenbehälter durch einen Kanal und zum Zuführen der Tinte in die Vielzahl Tintenkanäle, und Öffnungen zum Vorsehen der Vielzahl Ausstoßauslässe. Die obere Platte 112 wird gegen die Heiztafel 113 durch eine nicht gezeigte Feder gedrückt, und sie wird unter Verwendung eines Dichtelementes gedrückt und abgeschirmt, wodurch der Tintenausstoßauslassabschnitt gebildet wird.
Zum Zwecke einer Verbindung mit dem austauschbaren Tintenbehälter 1 durchdringt der Kanal 115, der durch eine abdichtende Kombination mit der oberen Platte 112 vorgesehen ist, die Löcher der Kopf-PCB 113 und die Kopfbasisplatte 111 an der entgegengesetzten Seite der Kopfbasisplatte 111. Zusätzlich ist er an die Kopfbasisplatte 111 an dem Durchdringungsabschnitt gefügt und befestigt. An einem Ende, das mit dem Tintenbehälter 1 des Kanals 115 verbunden ist, ist ein Filter 25 vorgesehen, um das Einführen von Fremdkörpern oder Blasen in den Tintenausstoßabschnitt zu verhindern.
Der austauschbare Tintenbehälter ist mit dem Aufzeichnungskopf 20 durch eine Eingriffsführung und eine Druckeinrichtung 103 verbunden, und ein Tintenabsorptionsmaterial in dem Tintenzuführungsabschnitt gelangt mit dem Filter 25 an einem Ende des Kanals 115 in Kontakt, wodurch die mechanische Verbindung eingerichtet wird. Nach der Verbindung wird unter Verwendung einer Aufzeichnungskopfsaugwiederherstellungspumpe 5015 der Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgerätes die Tinte zwangsweise aus dem austauschbaren Tintenbehälter 1 in den Aufzeichnungskopf 20 zugeführt, wodurch die Tinte zugeführt wird.
Bei diesem Beispiel werden bei dem Eingriff durch die Druckeinrichtung der Aufzeichnungskopf 20 und der austauschbare Tintenbehälter 1 miteinander verbunden, und gleichzeitig werden der Aufzeichnungskopf 20 und der Schlitten HC in der selben Richtung mechanisch und elektrisch verbunden, und daher wird das Positionieren zwischen dem Klotz an der Kopf-PCB 105 und den Kopfantriebselektroden 102 sicher bewirkt.
Eine Ringdichtung besteht aus einem relativ dicken Ring aus einem elastischen Material bei diesem Beispiel, so dass der Fügeabschnitt mit der Außenwand des austauschbaren Tintenbehälters breit genug ist, dass ein Spiel in dem Tintenzuführungsabschnitt zugelassen wird.
Wie dies vorstehend bei diesem Beispiel beschrieben ist, werden der austauschbare Tintenbehälter 1 und der Aufzeichnungskopf 20 ausreichend kombiniert, und danach wird der austauschbare Tintenbehälter gedrückt, wodurch der Schlitten und der Aufzeichnungskopf relativ zueinander durch einen einfachen Aufbau sicher positioniert werden können, und gleichzeitig werden der Aufzeichnungskopf und der austauschbare Tintenbehälter außerhalb der Hauptbaugruppe durch einen einfachen Aufbau verbunden, und danach wird dies an den Schlitten angebracht. Daher ist der Austauschbetrieb einfach. Bei diesem Beispiel wird die elektrische Verbindung zwischen dem Schlitten (der Aufzeichnungsgeräthauptbaugruppe) und dem Aufzeichnungskopf gleichzeitig bewirkt. Daher ist die Bedienbarkeit beim Austauschen des Aufzeichnungskopfes und des austauschbaren Tintenbehälters gut. Es ist alternativ möglich, dass ein getrennter Stecker verwendet wird, um die elektrische Verbindung einzurichten, durch den die Stellung des Aufbaus zum Gewährleisten der Positionierung des Aufzeichnungskopfes und der Verbindung mit dem austauschbaren Tintenbehälter bewirkt wird. Die 4 zeigt ein Aufzeichnungsgerät der Bauart mit horizontaler Position. Unter Bezugnahme auf diese Figur werden die Anordnung und der Betrieb des Aufzeichnungskopfes bei dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät von diesem Beispiel beschrieben. Bei dieser Figur wird ein Aufzeichnungsmaterial P durch eine Plattenwalze 5000 nach oben gefördert, und es wird zu der Plattenwalze 5000 über den Bereich in der Schlittenbewegungsrichtung durch eine Blattbeschränkungsplatte 5002 gedrückt. Ein Schlittenbewegungsstift des Schlittens HC ist in einer Schraubennut 5004 in Eingriff. Der Schlitten wird durch die Führungsschraube 5005 (Antriebsquelle) und einen Schieber 5003 gestützt, der sich parallel zu der Führungsschraube erstreckt, und er bewegt sich entlang der Fläche des Aufzeichnungsmaterials P an der Plattenwalze 5000 hin und her. Die Führungsschraube 5005 wird durch eine Vorwärts- und Rückwärtsdrehung der Antriebswalze durch Antriebsübertragungszahnräder 5011 und 5009 gedreht. Durch die Bezugszeichen 5007 und 5008 sind lichtgekoppelte Einrichtungen bezeichnet, die zum Erfassen des Schlittenhebels 5006 dienen, um die Richtung des Motors 5013 umzuschalten (Ruhepositionssensor). Das Aufzeichnungsbildsignal wird zu dem Aufzeichnungskopf in einer seitlichen Beziehung mit der Bewegung des Schlittens übertragen, der den Aufzeichnungskopf trägt, und die Tintentropfen werden an den korrekten Positionen ausgestoßen, wodurch das Aufzeichnen bewirkt wird. Durch ein Bezugszeichen 5016 ist ein Element zum Stützen eines Abdeckungselementes 5022 zum Abdecken der vorderen Fläche des Aufzeichnungskopfes bezeichnet. Durch ein Bezugszeichen 5015 ist eine Saugeinrichtung zum Saugen der Innenseite der Abdeckung bezeichnet. Somit ist es wirkungsvoll, den Aufzeichnungskopf durch Saugen durch die Öffnung 5023 in die Abdeckung aufzufrischen oder wiederherzustellen. Eine Reinigungslamelle 5017 ist durch ein Stützelement 5019 gestützt, um die Lamelle nach vorn und zurück zu bewegen. Sie sind an einer Stützplatte 5018 der Hauptbaugruppe gestützt. Die Saugeinrichtung, die Lamelle oder dergleichen können eine andere bekannte Bauart sein. Ein Hebel 5012 zum Bestimmen der Zeitgebung des Saug- und Wiederherstellungsbetriebes bewegt sich zusammen mit der Bewegung des Nockens 5020, der mit dem Schlitten im Eingriff ist. Die Antriebskraft von dem Antriebsmotor wird durch eine bekannte Übertragungseinrichtung, wie zum Beispiel eine Kupplung oder dergleichen, gesteuert. Die Wiederherstellungseinrichtung führt den vorbestimmten Prozess bei der vorbestimmten Zeitgebung durch die Führungsschraube 5005 an den entsprechenden Positionen durch, wenn der Schlitten in den Bereich gelangt, der angrenzend oder an der Ruheposition ist.
Wie dies in der 33 gezeigt ist, ist dieses Tintenstrahlaufzeichnungsgerät in der vertikalen Druckposition betreibbar. In der vertikalen Position wird der Aufzeichnungsabtastbetrieb durchgeführt, während das Aufzeichnungsmaterial P der unteren Fläche des Aufzeichnungskopfes 2010 zugewandt ist. In diesem Fall sind die Blattförder-, Druck- und Blattauslassbetriebe im Wesentlichen in derselben Ebene möglich, und daher ist es möglich, das Drucken auf einem dicken und sehr steifen Aufzeichnungsmaterial, wie zum Beispiel eine Postkarte oder eine OHP-Folie zu bewirken. Daher ist das äußere Gehäuse des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes von diesem Beispiel, das seine Position ändern kann, mit vier Gummiklötzen an der unteren Fläche gemäß der 4 versehen, und mit zwei Rippen und einem zurückziehbaren Hilfsbein 5018 an der linken Seitenfläche. Dadurch kann das Druckgerät in den jeweiligen Druckpositionen stabil positioniert werden. In der vertikalen Druckposition ist der austauschbare Tintenbehälter 2001 über dem Ausstoßabschnitt des Aufzeichnungskopfes 2010, der dem Aufzeichnungsmaterial P zugewandt ist, und daher ist es wünschenswert, den resultierenden statischen Kopf der Tinte zu stützen und einen leicht positiven, vorzugsweise einen leicht negativen inneren Druck der Tinte an dem Ausstoßabschnitt aufrechtzuerhalten, so dass der Meniskus der Tinte des Ausstoßabschnittes stabilisiert wird.
Das Aufzeichnungsgerät, das in der 4 und in der 33 gezeigt ist, ist bei den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendbar, die nachfolgend beschrieben werden.
Es werden verschiedene Ausführungsbeispiele von Tintenbehältern gemäß dieser Erfindung im Einzelnen beschrieben. Zunächst werden der allgemeine Aufbau und der Betrieb des Tintenbehälters beschrieben.
(Aufbau)
Wie dies in der 2 gezeigt ist, hat der Hauptkörper des Tintenbehälters eine Öffnung 2 für eine Verbindung mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, eine Vakuumerzeugungsmaterialkammer oder -behälter 4 zum Aufnehmen eines Vakuumerzeugungsmateriales 3 und eine Tintenaufnahmekammer oder einen Tintenbehälter 6 zum Aufnehmen der Tinte, wobei der Tintenbehälter 6 angrenzend an dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter über Rippen 5 angeordnet ist und mit dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 an dem unteren Abschnitt 11 des Tintenbehälters in Verbindung ist.
Betrieb (1)
Die 1 zeigt eine schematische Schnittansicht des Tintenbehälters, wenn ein Fügeelement 4 zum Zuführen von Tinte in den Tintenstrahlaufzeichnungskopf in den Tintenbehälter eingefügt ist, und wenn es gegen das Vakuumerzeugungsmaterial gedrückt wird, und daher ist das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät in dem Betriebszustand. An dem Ende des Fügeelementes kann ein Filter vorgesehen sein, um die Fremdkörper in dem Tintenbehälter fernzuhalten.
Wenn das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät betrieben wird, dann wird Tinte durch die Öffnung oder durch die Öffnungen des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes ausgestoßen, so dass die Tintensaugkraft in dem Tintenbehälter erzeugt wird. Die Tinte 9 wird in das Fügeelement 7 durch die Saugkraft von dem Tintenbehälter 6 durch den Zwischenraum 8 zwischen Enden der Rippen und dem Boden 11 der Tintenkartusche eingeführt, sowie durch das Vakuumerzeugungsmaterial 3 in den Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4, und danach wird die Tinte in den Tintenstrahlaufzeichnungskopf zugeführt. Dann verringert sich der innere Druck des Tintenbehälters 6, der mit Ausnahme des Zwischenraumes 8 hermetisch abgedichtet ist, mit dem Ergebnis einer Druckdifferenz zwischen dem Tintenbehälter 6 und dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4. Bei einem fortgesetzten Aufzeichnungsbetrieb erhöht sich die Druckdifferenz weiterhin. Da der Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 zur Umgebungsluft durch ein Entlüftungsloch 4 offen ist, wird die Luft in den Tintenbehälter 4 durch den Zwischenraum 8 zwischen den Rippenenden 8 und dem Tintenkartuschenboden 11 durch das Vakuumerzeugungsmaterial eingeführt. Dabei wird die Druckdifferenz zwischen dem Tintenbehälter 6 und dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 beseitigt. Während des Tintenstrahlaufzeichnungsbetriebes wird der vorstehend beschriebene Prozess wiederholt, so dass ein im Wesentlichen konstantes Vakuum in der Tintenkartusche aufrechterhalten wird. Die Tinte in dem Tintenbehälter kann im Wesentlichen vollständig verwendet werden, mit Ausnahme der Tinte, die an der inneren Wandfläche des Tintenbehälters abgelagert wird, und daher ist der Tintennutzwirkungsgrad verbessert.
Betrieb (2)
Der prinzipielle Betrieb des Tintenbehälters wird auf der Grundlage eines Modells weiter im Einzelnen beschrieben, das in der 10 gezeigt ist.
In der 10 entspricht ein Tintenbehälter 106 dem Tintenbehälter 6, und er enthält die Tinte. Durch Bezugszeichen 102, 103-1 und 103-2 sind Kapillarröhren bezeichnet, die äquivalent zu dem Vakuumerzeugungsmaterial 3 sind. Durch deren Meniskuskraft wird das Vakuum in dem Tintenbehälter erzeugt. Ein Element 107 entspricht dem Fügeelement 7, und es ist mit einem nicht gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungskopf verbunden. Es führt die Tinte aus dem Tintenbehälter zu. Die Tinte wird durch die Öffnungen ausgestoßen, wodurch die Tinte so strömt, wie dies durch einen Pfeil Q angegeben ist.
Der in dieser Figur gezeigte Zustand ist der Zustand, bei dem eine kleine Menge der Tinte aus dem Vakuumerzeugungsmaterial zugeführt wurde, und daher von dem Tintenbehälter, d.h. bei dem gefüllten Zustand des Tintenbehälters und dem Vakuumerzeugungsmaterial. Das Gleichgewicht wird zwischen dem statischen Kopf in der Öffnung des Aufzeichnungskopfes, dem reduzierten Druck in dem Tintenbehälter 106 und den Kapillarkräften in den Kapillarröhren 102, 103-1 und 103-2 eingerichtet. Wenn die Tinte von diesem Zustand zugeführt wird, dann ändert sich die Höhe des Tintenniveaus in den Kapillarröhren 103-1 und 103-2 kaum, und die Tinte wird aus dem Tintenbehälter 106 durch einen Zwischenraum 108 entsprechend dem Zwischenraum 8 zugeführt. Dies erhöht das Vakuum in dem Tintenbehälter 106, so dass der Meniskus der Kapillarröhre 102 geändert wird, um eine Luftblase oder Luftblasen zu erzeugen. Durch den Zusammenfall des Meniskus werden die Luftblase oder die Luftblasen in den Tintenbehälter 106 eingeführt. Auf diese Art und Weise wird die verbrauchte Menge der Tinte von dem Tintenbehälter 106 ohne eine wesentliche Änderung des Niveaus in den Kapillarröhren 103-1 und 103-2 zugeführt, d.h. ohne wesentliche Änderung der Tintenverteilung in dem Vakuumerzeugungsmaterial, d.h. dass das Gleichgewicht des inneren Druckes aufrechterhalten wird.
Wenn eine Menge Q der Tinte zugeführt wird, dann erscheint die Volumenänderung als eine Änderung des Niveaus des Meniskus in der Kapillarröhre 102, und eine Änderung der Oberflächenspannung des Meniskus erhöht dadurch den Unterdruck des Tintenzuführungsabschnittes. Jedoch ermöglicht der Zusammenfall des Meniskus eine Einführung der Luft in den Tintenbehälter, so dass die Luft durch die Tinte ausgetauscht wird, und daher kehrt der Meniskus zu der ursprünglichen Position zurück. Somit wird der innere Druck des Tintenzuführungsabschnittes auf den vorbestimmten inneren Druck durch die Kapillarkraft der Röhre 102 aufrechterhalten.
Die 11 zeigt die Änderung des inneren Druckes an dem Tintenzuführungsabschnitt des Tintenbehälters gemäß der Menge der Tintenzufuhr (Verbrauchsmenge). Bei dem Anfangszustand (14) startet die Tintenzufuhr aus dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter, wie dies bereits beschrieben ist. Insbesondere wird die Tinte zugeführt, die in dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter enthalten ist, bis der Meniskus in dem Zwischenraum 8 an dem unteren Abschnitt des Tintenbehälters ausgebildet ist. Daher wird ähnlich wie bei dem Tintenbehälter gemäß dem ersten Stand der Technik, auf den in der Beschreibungseinleitung Bezug genommen wurde, bei dem der Tintenbehälter mit dem Absorptionsmaterial gefüllt ist, der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt aufgrund des Gleichgewichtes zwischen der Kapillarkraft an der Tintenoberfläche (Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle) des komprimierten Tintenabsorptionsmateriales in dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter und dem statischen Kopf der Tinte selbst erzeugt. Wenn der Zustand erreicht wird, bei dem die Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle an dem unteren Abschnitt des Tintenbehälters ausgebildet ist, wie dies bereits beschrieben ist, und zwar aufgrund der Reduzierung der Tinte in dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter gemäß dem Verbrauch der Tinte (Tintenzufuhr) (15 und 11, Punkt X), dann startet die Tintenzufuhr aus dem Tintenbehälter. Durch die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmateriales, angrenzend an dem unteren Abschnitt der Tintenkammer, wird der innere Druck des Tintenzuführungsabschnittes aufrechterhalten. Solange die Tinte aus dem Tintenbehälter zugeführt wird, wird ein im Wesentlichen konstanter innerer Druck aufrechterhalten. Wenn der weitere Tintenverbrauch zu der Verringerung des Tintenniveaus in dem Tintenbehälter jenseits der unteren Wand der Tintenkammer führt, dann ist im Wesentlichen die gesamte Tinte in dem Behälter verbraucht (16 und 11, Punkt Y), die Luft wird einmal in den Tintenbehälter eingeführt, mit dem Ergebnis einer vollständigen Verbindung zwischen dem Tintenbehälter und der Außenluft, so dass eine kleine Menge der Tinte, die in dem Tintenbehälter verbleibt, durch das komprimierte Tintenabsorptionsmaterial in dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter absorbiert wird, und daher vermehrt sich die Menge der Tinte, die in dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter enthalten ist. Dies ändert den inneren Druck des Tintenzuführungsabschnittes geringfügig zu der positiven Richtung durch die Menge entsprechend dem leichten Anstieg der oberen Tintenfläche (Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle). Wenn die Tinte weiter verbraucht wird, dann wird die Tinte in dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter verbraucht. Falls jedoch sich die Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle jenseits des Tintenzuführungsabschnittes absenkt, dann beginnt der Aufzeichnungskopf die Luft aufzunehmen, und daher erreicht das Tintenzuführungssystem die Grenze (17). Bei diesem Zustand ist der Austausch des Tintenbehälters erforderlich. Die Erfinder haben durch Forschungen folgendes herausgefunden. Durch Durchführen des Saugwiederherstellungsbetriebes durch eine Saugeinrichtung der Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgerätes bei einer Verbindung mit dem Aufzeichnungskopf zum Beseitigen der Luftblasen in dem Tintenkanal, die während des Verbindungsbetriebes erzeugt werden, so dass eine kleine Menge der Tinte aus dem Tintenbehälter herausströmt, ist es möglich, einen stabilisierten inneren Druck der Tinte nach der Anfangsstufe aufrechtzuerhalten. Auch wenn die Tinte aus dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter bei der Anfangsstufe und bei der Stufe unmittelbar vor dem Austausch des Tintenbehälters zugeführt wird, wird die Aufzeichnungseigenschaft zusätzlich nicht nachteilig in der Periode der stabilisierten Tintenzufuhr beeinflusst, wie dies in der 11 gezeigt ist, und daher wurde der korrekte Aufzeichnungsbetrieb durchgeführt. Um die Tintenzufuhr durch den vorstehend beschriebenen Mechanismus einzurichten, werden die folgenden Punkte berücksichtigt.
Es ist wünschenswert, dass der Meniskus zwischen der Tinte und der Umgebungsluft an einer Position stabil ausgebildet wird, die sehr nahe an dem Zwischenraum 8 ist. Andernfalls muss die Tinte auf ein derartig großes Maß verbraucht werden, dass ein ziemlich hohes Vakuum in dem Tintenzufuhrabschnitt erzeugt wird, um den Meniskus an dem Tintenbehälter anzuordnen. Dann wird ein Antrieb mit hoher Frequenz des Aufzeichnungsgerätes schwierig, und daher ist es unter dem Standpunkt eines Aufzeichnungsbetriebes mit hoher Geschwindigkeit nachteilig.
Die 11 zeigt die Änderung des inneren Druckes an dem Tintenzuführungsabschnitt des Tintenbehälters gemäß der Tintenzuführungsmenge (Verbrauchsmenge). Sie zeigt einen sogenannten statischen Druck P111 in dem Zustand, bei dem keine Tinte zugeführt wird, und einen sogenannten dynamischen Druck P112 in dem Zustand, bei dem die Tintenzufuhr bewirkt wird.
Die Differenz zwischen dem dynamischen Druck P112 und dem statischen Druck P111 ist der Druckverlust δP, wenn die Tinte zugeführt wird. Der Unterdruck ist einflussreich, der während der Versetzung des Meniskus erzeugt wird.
Dementsprechend ist es wünschenswert, dass der Zusammenfalls des Meniskus an diesem Abschnitt ohne Verzögerung auftritt. Zu diesem Zweck ist ein Tintenbehälter, der durch die Erfindung ausgeführt wird, mit einem Lufteinführungskanal versehen, um zwangsweise die Einführung der Luft angrenzend an den Zwischenraum 8 zuzulassen. Ausführungsbeispiele diesbezüglich werden beschrieben.
Beispiel 1, das nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt
Die 3 zeigt ein erstes Beispiel. Das Vakuumerzeugungsmaterial 3 in dem Tintenbehälter ist ein Tintenabsorptionsmaterial wie zum Beispiel ein geschäumtes Urethanmaterial oder dergleichen. Wenn das Absorptionsmaterial in dem Vakuumerzeugungsmaterial 4 untergebracht ist, dann sorgt es für einen Zwischenraum, der als ein Lufteinführungskanal A32 an einem Abschnitt des Vakuumerzeugungsmaterialbehälters dient. Der Zwischenraum erstreckt sich zur Nachbarschaft des Zwischenraumes 8 zwischen dem Boden des Tintenbehälters 11 und dem Ende 8 der Rippe 5. Somit ist die Verbindung mit der Luft durch das Entlüftungsloch eingerichtet. Wenn die Tintenzufuhr von dem Tintenzuführungsabschnitt startet, dann wird die Tinte aus dem Absorptionsmaterial 3 verbraucht, so dass der innere Druck des Tintenzuführungsabschnittes ein vorbestimmtes Niveau erreicht. Dann wird die Tintenoberfläche A31, die in der 3 gezeigt ist, in dem Absorptionsmaterial 3 stabil erzeugt, und der Meniskus wird zwischen der Tinte und der Umgebungsluft angrenzend an dem Zwischenraum 8 erzeugt. Das Maß des Zwischenraumes 8 ist vorzugsweise nicht größer als 1,5 mm in der Höhe, und es ist vorzugsweise in dessen Längsrichtung lang. Wenn dieser Zustand eingerichtet ist, dann tritt der Zusammenfall des Meniskus an dem Zwischenraum 8 ohne Verzögerung durch den nachfolgenden Verbrauch der Tinte auf. Daher kann die Tinte stabil zugeführt werden, ohne dass der Druckverlust δP erhöht wird. Dementsprechend wird der Tintenausstoß bei einem Drucken mit hoher Geschwindigkeit stabilisiert.
Wenn der Aufzeichnungsbetrieb nicht durchgeführt wird, dann gibt es die Kapillarkräfte des Vakuumerzeugungsmateriales selbst (oder die Meniskuskraft an der Schnittstelle zwischen der Tinte und dem Vakuumerzeugungsmaterial), so dass das Tintenleck aus dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf unterdrückt werden kann.
Zum Zwecke einer Verbindung des Tintenbehälters dieser Erfindung bei einem Farbtintenstrahlaufzeichnungsgerät können unterschiedliche Farbtinten (zum Beispiel schwarz, gelb, magenta und cyan) in getrennten Tintenbehältern aufgenommen werden. Die verschiedenen Tintenkartuschen können als ein Tintenbehälter vereinheitlicht werden. Bei einer anderen Form ist eine austauschbare Tintenkartusche für schwarz vorgesehen, die am häufigsten verwendet wird, und eine austauschbare Tintenkartusche, in der Tintenbehälter von anderen Farben vereinheitlicht sind. Andere Kombinationen sind angesichts des hierbei verwendeten Tintenstrahlgerätes möglich.
Das gegenwärtige Beispiel wird im Einzelnen beschrieben.
Um das Vakuum in dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu steuern, wenn der Tintenbehälter dieser Erfindung verwendet wird, dann wird vorzugsweise das Folgende optimiert: Material, Konfiguration und Maße des Vakuumerzeugungsmateriales 3, Konfiguration und Maße des Rippenendes 8, Konfiguration und Maße des Zwischenraumes 8 zwischen dem Rippenende 8 und dem Boden des Tintenbehälters 11, das Volumenverhältnis zwischen dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 und dem Tintenbehälter 6, Konfiguration und Maße des Fügeelementes 7 und dessen Einfügungsgrad in den Tintenbehälter, Konfiguration, Maße und Vermaschung des Filters 12 und die Oberflächenspannung der Tinte.
Das Material des Vakuumerzeugungselementes kann irgendein bekanntes Material sein, falls es die Tinte trotz dessen Gewicht, des Gewichtes der Flüssigkeit (Tinte) und kleiner Schwingungen halten kann. Zum Beispiel gibt es schwammartige Materialien, die aus Fasern bestehen, und poröse Materialien mit kontinuierlichen Poren. Vorzuziehen ist die Form eines Schwammes aus einem geschäumten Polyurethanmaterial, das das Vakuum und die Tintenhalteleistung in einfacher Weise einstellen kann. Insbesondere im Falle des geschäumten Materiales kann die Porendichte während dessen Herstellung eingestellt werden. Wenn das geschäumte Material einer thermischen Schrumpfbehandlung ausgesetzt wird, um die Porendichte einzustellen, wird die Zerlegung durch die Wärme erzeugt, mit dem Ergebnis einer Änderung der Eigenschaft der Tinte mit dem möglichen Ergebnis eines nachteiligen Einflusses auf die Aufzeichnungsqualität, und daher ist eine Reinigungsbehandlung wünschenswert. Zum Zwecke vielfältiger Tintenkartuschen für vielfältige Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte sind entsprechend der Porendichte geschäumte Materialien erforderlich. Es ist wünschenswert, dass ein geschäumtes Material nicht dem thermischen Schrumpfen ausgesetzt wird und eine vorbestimmte Anzahl an Zellen (Anzahl von Poren pro Zoll) aufweist und in ein gewünschtes Maß geschnitten ist, und dass es in den Vakuumerzeugungsmaterialbehälter so gequetscht wird, dass die gewünschte Porendichte und die gewünschte Kapillarkraft bereitgestellt werden.
Der Umgebungszustand ändert sich bei dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät.
Bei der Tintenkartusche mit einem geschlossenen Tintenbehälter kann die Tinte austreten. Wenn nämlich der Umgebungszustand (Temperaturanstieg oder Druckabfall) auftritt, während die Tintenkartusche in dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät enthalten ist, dann dehnt sich die Luft in dem Behälter aus (die Tinte dehnt sich auch aus), so dass die in dem Behälter enthaltene Tinte herausgedrückt wird, mit dem Ergebnis eines Tintenlecks. Bei der Tintenkartusche von diesem Beispiel wird das Volumen der Luftausdehnung (einschließlich der Ausdehnung der Tinte, auch wenn deren Menge klein ist) in dem geschlossenen Tintenbehälter für den vorhergesagten schlechtesten Umgebungszustand geschätzt, und der entsprechende Betrag der Tintenbewegung aus dem Tintenbehälter wird dadurch dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter zugewiesen. Die Position des Entlüftungsloches ist nicht beschränkt, es sei denn, sie ist an einer Position über der Öffnung für die Verbindung in dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter. Um die Strömung der Tinte in dem Vakuumerzeugungsmaterial an jener Position zu bewirken, die von der Öffnung für die Verbindung bei der Änderung des Umgebungszustandes entfernt ist, ist sie vorzugsweise an einer Position, die von der Verbindungsöffnung entfernt ist. Die Anzahl, die Konfiguration, die Größe und dergleichen des Entlüftungsloches können durch den Durchschnittsfachmann angesichts der Verdampfung der Tinte korrekt bestimmt werden.
Transport der Tintenkartusche per se
Während des Transportes der Tintenkartusche per se ist die Verbindungsöffnung und/oder das Entlüftungsloch vorzugsweise durch ein Dichtelement oder ein Dichtmaterial abgedichtet, um die Tintenverdampfung oder die Ausdehnung der Tinte/Luft in der Tintenkartusche zu unterdrücken. Das Dichtelement ist vorzugsweise eine einlagige Barriere, die auf dem Gebiet des Verpackungswesens verwendet wird, ein mehrlagiges Element einschließlich diesem und einem Plastikfilm, ein Verbundbarrierenmaterial mit diesen und einer Aluminiumfolie oder einem Verstärkungsmaterial wie zum Beispiel Papier oder Gewebe. Vorzugsweise wird eine Fügelage aus demselben Material oder einem ähnlichen Material wie der Tintenkartuschenhauptkörper verwendet, und er wird durch Wärme gefügt, wodurch die Eigenschaft zum hermetischen Abdichten verbessert wird.
Um die Einführung der Luft und das Verdampfen der Tinte zu unterdrücken, ist es wirksam, dass die Tintenkartusche verpackt wird, und dass dann die Luft aus ihr entfernt wird, und dass sie dann abgedichtet wird. Hinsichtlich des Verpackungsmaterials wird es vorzugsweise aus dem vorstehend beschriebenen Barrierenmaterial angesichts der Luftübertragbarkeit und der Flüssigkeitsübertragbarkeit ausgewählt.
Durch die korrekte Auswahl, wie sie im Vorstehenden beschrieben ist, kann das Tintenleck mit hoher Zuverlässigkeit während des Transportes der Tintenkartusche per se verhindert werden.
Herstellungsverfahren
Das Material des Hauptkörpers der Tintenkartusche kann irgendein bekanntes Material sein. Es ist wünschenswert, dass das Material die Tinte zum Tintenstrahlaufzeichnen nicht beeinflusst oder dass es zum Vermeiden eines derartigen Einflusses behandelt wurde. Außerdem ist es vorzuziehen, dass der Produktivität der Tintenkartusche Beachtung geschenkt wird. Zum Beispiel wird der Hauptkörper der Tintenkartusche als der untere Abschnitt 11 und der obere Abschnitt getrennt, und dann werden sie jeweils einstückig aus einem Kunstharzmaterial ausgebildet. Nachdem das Vakuumerzeugungsmaterial zerquetscht wurde, wird der untere Abschnitt 11 an den oberen Abschnitt gefügt, wodurch die Tintenkartusche erzeugt wird. Falls das Kunstharzmaterial transparent oder semitransparent ist, dann kann die Tinte in dem Tintenbehälter von außen beobachtet werden, und daher kann die Zeit zum Austauschen der Tintenkartusche in einfacher Weise bestimmt werden. Um das Fügen der vorstehend beschriebenen Dichtmaterialien oder dergleichen zu erleichtern, wird vorzugsweise ein Vorsprung vorgesehen, wie er in der Figur gezeigt ist. Unter dem Standpunkt des äußeren Erscheinungsbildes kann die Außenfläche der Tintenkartusche aufgeraut sein.
Die Tinte kann durch eine Druckbeaufschlagung und durch eine Druckreduktion eingefüllt werden. Es ist vorzusehen, einen Tintenzuführungsanschluss in jedem der Behälter vorzusehen, da die anderen Öffnungen während des Tintenfüllbetriebes nicht verschmutzt werden. Der Tintenfüllanschluss nach dem Füllen der Tinte wird vorzugsweise durch einen Kunststoff- oder Metallstöpsel abgedichtet.
Andere
Der Tintenbehälter (Tintenkartusche) des vorstehend beschriebenen Beispiels kann eine austauschbare Bauart sein, oder sie kann mit dem Aufzeichnungskopf vereinheitlicht sein.
Wenn er die austauschbare Bauart ist, dann ist es vorzuziehen, dass die Hauptbaugruppe den Austausch des Behälters erfassen kann, und dass der Wiederherstellungsbetrieb, wie zum Beispiel der Saugbetrieb, durch die Bedienperson durchgeführt wird.
Der Tintenbehälter kann bei einem Tintenstrahldrucker verwendet werden, bei dem vier Aufzeichnungsköpfe als ein Aufzeichnungskopf 20 vereinheitlicht sind, der mit vier Farbtintenbehältern BK1a, C1b, M1c, Y1d verbindbar ist.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Vergleichsbeispiel wird bei der Änderung des inneren Druckes an dem Tintenzuführungsabschnitt des Tintenbehälters gemäß der Tintenzufuhr beschrieben.
Bei dem Vergleichsbeispiel gibt es keinen Lufteinführungskanal in dem Tintenbehälter, und in dem Vakuumdruckerzeugungsmaterialbehälter ist ein Absorptionsmaterial mit im Wesentlichen einheitlicher Porengrößenverteilung untergebracht.
Bei der Anfangsstufe, wie sie in der 14 gezeigt ist, ist die Tinte im Wesentlichen vollständig in dem Tintenbehälter 6 enthalten, und eine bestimmte Menge der Tinte ist in dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 enthalten. Wenn die Tintenzufuhr aus diesem Zustand startet, dann wird die Tinte aus dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 zugeführt, und daher wird durch das Gleichgewicht zwischen dem statischen Kopf der Tinte und der Kapillarkraft der oberen Tintenoberfläche (Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle) des Absorptionsmaterials 3 in dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 der innere Druck an dem Tintenzuführungsabschnitt erzeugt. Bei fortgesetzter Tintenzufuhr senkt sich die obere Tintenoberfläche ab. Daher erhöht sich der Unterdruck im Wesentlichen linear als Reaktion auf dessen Höhe in dem Zustand, der durch a in der 13 gezeigt ist. Der Unterdruck in dem Tintenzufuhrabschnitt erhöht sich, bis die Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle (Meniskus) an dem Zwischenraum an dem Boden der Tintenkammer durch die Tintenzufuhr ausgebildet wird.
Bis zu dem Zustand, bei dem der Meniskus an dem Zwischenraum ausgebildet ist, senkt sich die Tintenfläche in dem Absorptionsmaterial auf ein wesentliches Maß ab, und die Flüssigkeitsfläche kann jenseits des Verbindungsabschnittes mit dem Aufzeichnungskopf abgesenkt werden, wie dies der Fall sein kann.
Falls dieses auftritt, wird die Luft in den Aufzeichnungskopf eingeführt, mit dem Ergebnis eines instabilen Ausstoßes oder eines Ausstoßfehlers.
Auch falls dieses nicht erreicht wird, ist es möglich, dass der innere Druck an dem Tintenzuführungsabschnitt jenseits eines vorbestimmten Unterdruckes erhöht wird, der durch die Porengröße des Absorptionsmateriales an dem Zwischenraum bestimmt ist, wie dies durch b in der 13 gezeigt ist. Der Grund wird als folgendermaßen angenommen. Das Absorptionsmaterial wird durch die Innenwand des Vakuumerzeugungsmaterialbehälters 4 an dessen Umfang mehr oder weniger komprimiert. Jedoch wegen des Nichtvorhandenseins der Wand an dem Zwischenraum wird es nicht komprimiert, mit dem Ergebnis, dass das Kompressionsverhältnis dabei geringfügig klein ist, wenn dies mit dem anderen Abschnitt verglichen wird. Daher ist die Situation so, wie sie in der 12 gezeigt ist.
In dieser Figur ist die Situation gezeigt, in der die Tinte aus dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 in gewissem Maße verbraucht wird. Falls die Tinte aus diesem Zustand weiter zugeführt wird, dann versetzt sich der Meniskus R4, der der größten Porengröße zwischen R2, R3 und R4 bei dem Absorptionsmaterial 3 entspricht, weiter als die Menisken bei R3 und R4. Wenn der Meniskus nahe dem Zwischenraum ist, dann wird die Meniskuskraft plötzlich verringert, mit dem Ergebnis, dass sich der Meniskus zu dem Tintenbehälter bewegt, und der Meniskus wird zerstört, wodurch die Luft in den Tintenbehälter eingeführt wird. Dabei wird eine kleine Menge der Tinte aus den Abschnitten R3 und R4 und nicht nur aus dem Abschnitt R2 verbraucht. Der Druckverlust δP während der Bewegung des Meniskus ist relativ groß.
Jedoch wird der einmal zerstörte Meniskus durch die Trägheit während des Wiederherstellens erneut ausgebildet, und zwar an der Position nahe der ursprünglichen Position, und daher dauert der Zustand des hohen Druckverlustes für eine Weile an.
Bis der Meniskus an dem Abschnitt mit der Porengröße R1 stabilisiert wird, werden ähnliche Vorgänge wiederholt. Wird der Meniskus an dem Zwischenraum einmal stabilisiert, dann treten die Luftblasen in den Tintenbehälter ein, bis der durch die Porengröße R1 in den Zwischenraum bestimmte Unterdruck eingerichtet ist, so dass die Stabilisierung erreicht wird.
Das vorstehend Beschriebene ist in der 13, b, gezeigt, wobei die Tinte sowohl aus dem Tintenbehälter als auch aus dem Absorptionsmaterial verbraucht wird. Falls kein spezieller Lufteinführungskanal vorgesehen ist, dann wird der innere Druck an dem Tintenzuführungsabschnitt nicht stabilisiert, und der Druckverlust δP während der Tintenzufuhr wird erhöht, und daher wird die Ausstoßeigenschaft verschlechtert, mit dem Ergebnis einer Schwierigkeit beim Drucken mit hoher Geschwindigkeit.
Beispiel 2, das nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt
5 zeigt ein zweites Beispiel eines Tintenbehälters.
Bei diesem Beispiel sind zwei Rippen 61 an der Trennrippe 5 des Vakuumerzeugungsmaterialbehälters 4 vorgesehen. Der Lufteinführungskanal A51 ist zwischen den Rippen und dem Absorptionsmaterial 3 eingerichtet. Das untere Ende A der Rippe 61 ist über dem unteren Ende B der Rippe 5 angeordnet, wodurch der Zwischenraum 8 durch das Absorptionsmaterial 3 in einfacher Weise durch Einfügen eines rechteckigen bzw. parallelepipedförmiges Absorptionsmaterial 3 in den Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 abgedeckt werden kann. Daher kann sich der Lufteinführungskanal A51 ohne Schwierigkeit und stabil zu jener Position erstrecken, die sehr nahe an dem Zwischenraum 8 ist. Ein Pfeil A52 zeigt die Strömung der Luft.
Unter Verwendung dieses Tintenbehälters wird der Druckbetrieb tatsächlich durchgeführt, und es wurde bestätigt, dass die Tintenfläche und der Meniskus, wie sie in der 5 gezeigt sind, durch eine Tintenzufuhr aufgrund des Aufzeichnungsbetriebes schnell eingerichtet werden können, und dass der plötzliche Austausch zwischen der Luft und der Tinte durch das Zusammenfallen des Meniskus bewirkt wird, und dass daher die Tinte bei einem kleinen Druckverlust zugeführt werden kann, und dass daher der Druckbetrieb mit hoher Geschwindigkeit stabil durchgeführt werden kann.
Beispiel 3, das nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt
Die 6 zeigt ein drittes Beispiel eines Flüssigkeitsbehälters, bei dem die Anzahl der Rippen 71 erhöht ist, wodurch die Anzahl der Lufteinführungskanäle erhöht ist. Die Rippen 71 sind an der Dichtung des Vakuumerzeugungsmaterialbehälters vorgesehen. Bei diesem Beispiel können die vielen Lufteinführungskanäle A61 stabil von dem Entlüftungsloch 13 zur Nachbarschaft des Zwischenraumes 8 vorgesehen werden, und daher kann die Tintenzufuhr mit einem kleinen Druckverlust durchgeführt werden, und zwar wie bei dem zweiten Beispiel, und daher kann ein Druckbetrieb mit hoher Geschwindigkeit stabil durchgeführt werden.
Bei diesem Beispiel kann die Luft behutsam eingeführt werden, auch wenn das Entlüftungsloch 13 an einer Position angeordnet ist, die von dem Zwischenraum 8 entfernt ist.
Beispiel 4, das nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt
Die 7 zeigt ein viertes Beispiel eines Flüssigkeitsbehälters.
Bei diesem Beispiel sind ähnlich wie bei dem dritten Beispiel Rippen 81 an der Trennrippe vorgesehen, um den Lufteinführungskanal A71 vorzusehen. Die Rippen 81 sind asymmetrisch um die Rippe 5, wodurch der Kanal für die Tintenströmung von dem Tintenbehälter 6 durch den Zwischenraum 8 in den Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 und der Kanal der Luftströmung A73 entsprechend dieser Tintenströmung A72 entlang dem Lufteinführungskanal A71 durch den Zwischenraum 8 in den Tintenbehälter 6 unabhängig bezüglich der Mittellinie A geschaffen werden können, wodurch der Druckverlust durch den Austausch reduziert werden kann.
Insbesondere ist dieser Aufbau zum Reduzieren des Druckverlustes δP wirksam, der zum Austausch zwischen der Tinte und der Luft erforderlich ist, und zwar auf ungefähr die Hälfte.
Somit kann die Tinte stabil aus dem Aufzeichnungskopf ausgestoßen werden.
Ausführungsbeispiel 1
Die 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Flüssigkeitsbehälters gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung ist mit Rippen 91 versehen. Bei den Beispielen 3 und 4 erstreckt sich das obere Ende der Rippen 91 zu dem oberen Abschnitt der inneren Fläche der Wand des Vakuumerzeugungsmaterialbehälters 4. Jedoch erstrecken sie sich bei diesem Ausführungsbeispiel nicht auf ein derartiges Maß. Dadurch wird der obere Abschnitt des Absorptionsmaterials nicht durch die Rippen 91 komprimiert, so dass die Erzeugung der Meniskuskraft an dem komprimierten Abschnitt vermieden werden kann, wodurch die Vakuumsteuerung weiter stabilisiert wird.
Insbesondere wird die Tinte aus dem Absorptionsmaterial 3 verbraucht, bis sich die Tintenfläche A81 in dem Absorptionsmaterial 3 (Vakuumerzeugungsmaterial 3) zu der stabilisierten Tintenfläche A82 bei dem anfänglichen Tintenbehälter bewegt, aus dem die Tinte verbraucht wird. Falls der Luft-/Flüssigkeits-Austausch durch den Lufteinführungskanal 82 zu früh beschleunigt wird, dann wird nämlich der Verbrauch der Tinte aus dem Absorptionsmaterial 3 deswegen niedrig, dass die Tinte aus dem Tintenbehälter verbrauch wird. Daher ist die Menge der Tinte begrenzt, die sich zu dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 4 aus dem Tintenbehälter 6 während der Änderung des Umgebungszustandes, wie zum Beispiel eine Druckänderung, bewegen kann. Daher kann sich der Puffereffekt des Absorptionsmaterials 3 hinsichtlich des Tintenleckes verschlechtern. Daher ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Lufteinführungskanal A83 so vorgesehen, dass die Luft nur dann eingeführt wird, nachdem die Tinten aus dem Absorptionsmaterial 3 mit einem bestimmten Maß verbraucht wurde, wodurch die Tintenfläche in dem Absorptionsmaterial 3 gesteuert wird, wodurch sich der Puffereffekt hinsichtlich des Tintenlecks verbessert.
Ausführungsbeispiel 2
Die 9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Flüssigkeitsbehälters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Lufteinführungskanal dadurch vorgesehen, dass eine Nut 100 in der Trennrippe oder in der Trennwand ausgebildet ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Unregelmäßigkeit des Komprimierungsverhältnisses des Absorptionsmateriales reduziert, das in dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter enthalten ist, und daher ist die Vakuumsteuerung so einfach, dass die Tinte stabil zugeführt werden kann.
Ausführungsbeispiel 3
Die 19 und 20 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Flüssigkeitsbehälters gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Aufbau ist ähnlich dem Beispiel 3. Jedoch unterscheidet er sich dahingehend, dass sich der Lufteinführungskanal zu dem unteren Ende der Rippe erstreckt.
Ähnlich wie bei den Ausführungsbeispielen 1 und 2 wird die Tinte aus dem Absorptionsmaterial 3 verbraucht, bis die Tintenfläche in dem Absorptionsmaterial 3 in dem Tintenbehälter bei der Anfangsstufe des Tintenverbrauches zu der Position einer stabilisierten Tintenfläche an einem Ende C des Lufteinführungskanals A201 versetzt wird. Daher wird die Tinte in dem Tintenbehälter 6 verbraucht, während der Luft-/Flüssigkeits-Austausch durch den Lufteinführungskanal durchgeführt wird. Da sich der Lufteinführungskanal zu dem unteren Ende der Rippen erstreckt, ist dieser Aufbau äquivalent zu dem Modell, das in der 20 gezeigt ist. Das Modell der 20 wird im Einzelnen beschrieben.
Das Absorptionsmaterial 3 wird als Kapillarröhren betrachtet, wie dies in der 20 gezeigt ist. Der Lufteinführungskanal A201 setzt sich von dem Abschnitt C zu dem unteren Ende der Rippen fort, und es wird angenommen, dass der Lufteinführungskanal A201 mit der Kapillarröhre an dem Abschnitt über dem Abschnitt C verbunden ist.
Wie dies bereits beschrieben ist, ist die Tintenfläche in dem Absorptionsmaterial 3 an einem bestimmten Niveau bei der Anfangsstufe des Tintenverbrauches. Jedoch sinkt die Fläche gemäß dem Verbrauch der Tinte allmählich ab. Dementsprechend erhöht sich der innere Druck in dem Zuführungsabschnitt allmählich (der Unterdruck).
Wenn die Tinte bis zu dem Niveau C an dem oberen Ende des Lufteinführungskanals A201 verbraucht wird, wird der Meniskus an einer Position D in der Kapillarröhre erzeugt. Wenn die Tinte weiter aufgenommen und verbraucht wird, dann sinkt der Tintenmeniskus erneut ab, d.h. die Tintenfläche. Falls die Position P erreicht ist, dann reduziert sich plötzlich die Meniskuskraft der Tintenfläche in dem Lufteinführungskanal, so dass die Tinte einmal in dem Lufteinführungskanal verbraucht werden kann. Danach wird die Tinte aus dem Tintenbehälter verbraucht, wobei diese Position aufrechterhalten wird. Es wird nämlich der Luft-/Flüssigkeits-Austausch durchgeführt. Auf diese Art und Weise wird während des Tintenverbrauches die Tintenfläche an einer Position stabilisiert, die geringfügig niedriger als die Höhe C ist, und daher ist der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt stabilisiert. Wenn die Tintenzufuhr stoppt, dann kehrt der Meniskus in der Kapillarröhre aus der Position E zu der Position D zurück, wodurch die Stabilisierung bewirkt wird.
Wie dies bereits beschrieben ist, bewegt sich die Tintenfläche in dem Absorptionsmaterial zwischen den Positionen D und E hin und her, bis die gesamte Tinte in dem Tintenbehälter aufgebraucht ist. In der Figur gibt A202 die Tintenzuführungsperiode an, und A203 gibt die Nicht-Tintenzuführungsperiode an.
Danach wird die Tinte aus dem Tintenabsorptionsmaterial verbraucht, und daher erhöht sich der innere Druck (das Vakuum) in dem Zuführungsabschnitt, und die Tinte kann nicht zugeführt werden.
Der innere Druck an dem Tintenzuführungsabschnitt ist als eine Differenz zwischen der Kapillarkraft des Absorptionsmateriales 3 (die Höhe, bis zu der das Absorptionsmaterial 3 die Tinte aufsaugen kann) und der Höhe des Niveaus der Tintenfläche in dem Absorptionsmaterial 3 vorgesehen, und daher wird die Höhe C auf ein vorbestimmtes Niveau bezüglich des Tintenzuführungsabschnittes 6 festgelegt. Unter diesem Standpunkt ist es wünschenswert, dass die Porengröße des Absorptionsmateriales 3 relativ klein ist.
Der Grund, warum die Höhe C auf ein vorbestimmtes Niveau bezüglich des Tintenzuführungsabschnittes 6 festgelegt wird ist, dass die Luft eingeführt wird, mit dem Ergebnis eines nicht korrekten Tintenausstoßes, falls die Tintenfläche niedriger als der Zuführungsabschnitt 6 ist.
Jedoch ist es nicht wünschenswert, dass die Höhe größer als die vorbestimmte Höhe ist, da der Puffereffekt reduziert wird, während die Tinte aus dem Tintenbehälter zu dem Absorptionsmaterial überströmt, und zwar aufgrund der Änderung des inneren Druckes in dem Tintenbehälter, die der Änderung des Umgebungszustandes zuzuschreiben ist. Angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände wird das Volumen des Absorptionsmateriales über der Höhe C so ausgewählt, dass es im Wesentlichen die Hälfte des Volumens des Tintenbehälters ist.
Der vorstehend beschriebene Mechanismus wird weiter im Einzelnen beschrieben.
Es wird angenommen, dass das Absorptionsmaterial eine einheitliche Dichte hat. Der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt (Vakuum oder Unterdruck) wird als eine Differenz H1 – H2 zwischen einer Höhe H1, bei der die Kapillarkraft des Absorptionsmateriales die Tinte von dem Niveau des Tintenzuführungsabschnittes aufsaugen kann, und der Höhe H2 bestimmt, bei der die Tinte bereits von der Höhe des Tintenzuführungsabschnittes aufgesaugt wurde.
Zum Beispiel beträgt die Tintensaugkraft des Absorptionsmateriales 60 mm (H1), und die Höhe des Lufteinführungskanals A von dem Tintenbehälterabschnitt beträgt 15 mm (H2), und der innere Druck des Tintenzuführungsabschnittes ist 45 mmaq = 60 mm – 15 mm = H1 – H2.
Bei der Anfangsstufe gemäß dem Verbrauch der Tinte aus dem Absorptionsmaterial senkt sich die Höhe der Flüssigkeitsfläche entsprechend ab, und der innere Druck senkt sich im Wesentlichen linear ab.
Wenn der vorstehend beschriebene Aufbau des Tintenbehälters verwendet wird, dann kann die Tinte durch das Vakuum stabil zugeführt werden.
Der Aufbau des Tintenbehälters selbst ist so einfach, dass er in einfacher Weise unter Verwendung einer Gussform oder dergleichen hergestellt werden kann, und daher kann eine große Anzahl an Tintenbehältern stabil ausgebildet werden.
Wenn die Tinte auf ein derartiges Maß verbraucht ist, dass das Niveau der Fläche der Flüssigkeit in dem Absorptionsmaterial bei dem Lufteinführungskanal A201 ist, nämlich bei der Position C, und zwar ist die Tintenfläche mit anderen Worten bei E, dann kann der Meniskus in dem Lufteinführungskanal A201 nicht aufrechterhalten werden, und daher wird die Tinte in das Absorptionsmaterial absorbiert, und der Lufteinführungskanal wird ausgebildet. Dann tritt einmal der Luft-/Flüssigkeits-Austausch auf. Andererseits erhöht sich die Flüssigkeitsfläche in dem Absorptionsmaterial durch die aus dem Tintenbehälter absorbierte Tinte, wodurch die Flüssigkeitsfläche D eingerichtet wird, und der Luft-/Flüssigkeits-Austausch wird gestoppt. In diesem Zustand gibt es keine Tinte in dem Lufteinführungskanal A201, und das Absorptionsmaterial über dem Lufteinführungskanal in dem Modell dient in einfacher Weise als ein Ventil.
Falls die Tinte in diesem Zustand erneut verbraucht wird, dann senkt sich die Flüssigkeitsfläche in dem Absorptionsmaterial leicht ab, was dem Öffnen des Ventils entspricht, so dass der Luft-/Flüssigkeits-Austausch einmal auftritt, um den Verbrauch der Tinte aus dem Tintenbehälter 6 zuzulassen. Bei der Beendigung des Tintenverbrauches erhöht sich die Flüssigkeitsfläche des Absorptionsmaterials durch die Kapillarkraft des Absorptionsmaterials. Wenn sie die Position D erreicht, dann stoppt der Luft-/Flüssigkeits-Austausch, so dass die Flüssigkeitsfläche an der Position stabilisiert wird.
Auf diese Art und Weise kann die Tintenflüssigkeitsfläche durch die Höhe des Lufteinführungskanals A201 stabil gesteuert werden, d.h. die Höhe des Abschnittes C, und die Kapillarkraft des Absorptionsmaterials, d.h. die Tintensaughöhe wird im Voraus eingestellt, wodurch der innere Druck des Tintenzuführungsabschnittes in einfacher Weise gesteuert werden kann.
Um die Tinte zurückzuhalten, die aus dem Tintenbehälter 6 zu dem Absorptionsmaterial 4 übergeströmt ist, und zwar aufgrund der Änderung des inneren Druckes in dem Tintenbehälter aufgrund einer Änderung des Umgebungszustandes wird die Kapillarkraft des Absorptionsmaterials, nämlich die Tintensaughöhe erhöht, wodurch das Überströmen der Tinte aus dem Tintenbehälter verhindert werden kann, und das Auftreten eines positiven Druckes an dem Tintenzuführungsabschnitt kann verhindert werden.
Ausführungsbeispiel 4
Die 21 zeigt eine Längsschnittansicht eines Tintenbehälters für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die 22 zeigt eine Querschnittsansicht desselben, und die 23 zeigt eine Schnittansicht einer Fläche der Rippe.
An einer Lufteinführungsnut 1031 ist eine Vakuumerzeugungsmaterialeinstellkammer 1032 an einer Rippe 1005 ausgebildet, die eine Trennwand zwischen dem Tintenbehälter 1006 und dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 1004 ist. Die Lufteinführungsnut 1031 ist an dem Vakuumerzeugungsmaterialbehälter 1004 ausgebildet, und sie erstreckt sich von dem mittleren Abschnitt der Rippe 1005 zu einem Ende der Rippe 1005, d.h. zu dem Zwischenraum 1008, der mit dem Boden 1011 der Tintenkartusche ausgebildet ist. Zwischen dem Vakuumerzeugungsmaterial 1003, das mit der Nachbarschaft des Lufteinführungskanals 1031 der Rippe 1005 in Kontakt ist, sind die Vakuumerzeugungsmaterialeinstellkammern 1032 ausgebildet, und sie haben eine ausgehöhlte Form.
Da das Vakuumerzeugungsmaterial 1003 mit der inneren Fläche des Materialbehälters 1004 in Kontakt ist, wird daher der Kontaktdruck (Komprimierung) auf das Vakuumerzeugungsmaterial 1003 teilweise entspannt, wie dies in den 21 und 22 gezeigt ist, auch wenn das Vakuumerzeugungsmaterial 1003 nicht einheitlich in den Materialbehälter 1004 gequetscht ist. Wenn der Tintenverbrauch aus dem Kopf gestartet wird, dann wird daher die in dem Vakuumerzeugungsmaterial 1003 enthaltene Tinte verbraucht, und sie erreicht die Einstellkammer 1032. Falls die Tinte weiterhin verbraucht wird, dann kann die Luft in einfacher Weise den Tintenmeniskus an jenem Abschnitt zerstören, an dem der Kontaktdruck des Vakuumerzeugungsmaterials 1003 durch die Einstellkammern 1032 entspannt ist, und daher wird die Luft schnell in den Lufteinführungskanal 1031 eingeführt, wodurch die Vakuumsteuerung vereinfacht wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, ein elastisches poröses Material als das Vakuumerzeugungsmaterial 1003 zu verwenden.
Wenn der Aufzeichnungsbetrieb nicht durchgeführt wird, dann kann die Kapillarkraft des Vakuumerzeugungsmaterials 1003 selbst (die Meniskuskraft an der Schnittstelle zwischen der Tinte und dem Vakuumerzeugungsmaterial) dazu verwendet werden, das Lecken der Tinte aus dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zu verhindern.
Die 29 bis 31 zeigen ein Beispiel eines Tintenbehälters, der durch die Erfindung ausgeführt wird, aber ohne die Vakuumerzeugungsmaterialeinstellkammer, die in der 21 gezeigt ist, als ein Vergleichsbeispiel.
Auch bei der Tintenkartusche des Vergleichsbeispiels kann der korrekte Betrieb ohne Probleme durch den Mechanismus durchgeführt werden, der bereits beschrieben ist, und zwar bei dem gewöhnlichen Zustand. Der stabilisierte Betrieb wird dadurch bewirkt, dass der Lufteinführungskanal vorgesehen wird.
Um jedoch den Betrieb noch weiter zu stabilisieren, oder um die Verwendung eines porösen Materials mit kontinuierlichen Poren als das Unterdruckerzeugungsmaterial zu ermöglichen, ist eine weitere stabilisierte Steuerung wünschenswert.
Wie dies in der 32 gezeigt ist, die eine vergrößerte Schnittansicht zeigt, ist das Vakuum- oder Unterdruckerzeugungsmaterial 1003 mit der Rippe 1005 in Kontakt, und es tritt teilweise in die Lufteinführungsnut 1031 ein. Falls dieses auftritt, dann wird der Kontaktdruck (Kompressionskraft) auf das Material 1003 an den Kontaktabschnitten A nicht entspannt. Dadurch wird es noch schwieriger, dass die Luft den Tintenmeniskus zerstört und in den Lufteinführungskanal 1031 eintritt. Falls dieses auftritt, dann tritt der Luft-/Flüssigkeits-Austausch nicht auf, auch wenn die Tinte weiterhin verbraucht wird, und die Wirkung des Lufteinführungskanals 1031 wird nicht erreicht. Die Tinte kann aus dem Tintenabsorptionsmaterial 1006 wahrscheinlich nicht zugeführt werden.
Im Gegensatz zu dem Vergleichsbeispiel, wie dies bereits beschrieben ist, ist dieses Ausführungsbeispiel hinsichtlich dieses Problems vorteilhaft.
Ausführungsbeispiel 5
Die 24 zeigt eine Längsschnittansicht der beiden Rippen 1005 mit unterschiedlichem Querschnitt. Die 25 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Rippe.
Wie dies in der Figur gezeigt ist, unterscheidet sich die Konfiguration der Vakuumerzeugungsmaterialeinstellkammer 1032 und der Lufteinführungsnut 1031 von dem Ausführungsbeispiel 4.
Insbesondere ist der abgestufte Abschnitt der Rippe 1005, der mit dem Vakuumerzeugungsmaterial 1003 in Kontakt ist, so abgerundet, dass die Wirkung zum Vereinfachen des Druckkontaktes und der Komprimierung weiter verbessert ist.
In der Nachbarschaft der Rippe 1005, angrenzend an dem Materialbehälter 1004 mit der abgerundeten Fläche R, wird die Luft in die Tinte in dem Material 1003 eingeführt und die so eingeführte Luft wird weiter in den Tintenbehälter 1006 bewegt. Bei der Bewegung der Luft wird die Tinte in dem Tintenbehälter 1006 in den Materialbehälter 1004 zugeführt. In dem Bereich des Luft-/Flüssigkeits-Austausches wird die Luft in die Tinte eingeführt, die in dem Material 1003 enthalten ist.
Um den Luft-/Flüssigkeits-Austausch noch behutsamer durchzuführen, ist es wünschenswert, dass der Kontaktdruck zwischen dem Material 1003 und dem Materialbehälter an einem Abschnitt des Bereiches des Luft-/Flüssigkeits-Austausches ist, der unter dem oberen Abschnitt des Bereiches des Luft-/Flüssigkeits-Austausches ist.
Dies ist dadurch begründet, dass sich die Luft noch behutsamer aus der Gasphase in eine Tintenphase durch die Kapillarröhre des Vakuumdruckerzeugungsmaterials 1003 bewegen kann, dessen Kontaktkraft entspannt ist.
Zum Beispiel kann die gewünschte Wirkung durch die Ausbildung einer teilweisen Vakuumerzeugungsmaterialeinstellkammer an dem mittleren Abschnitt der Rippe 1005 an dem Endabschnitt der Lufteinführungsgruppe bewirkt werden.
Um die äquivalente Funktion der Vakuumerzeugungsmaterialeinstellkammer 1032 von diesem Ausführungsbeispiel vorzusehen, kann die Konfiguration des Vakuumerzeugungsmaterials 1003 geändert werden. Die Konfiguration und die Maße sind nicht beschränkt, sofern die vorstehend beschriebenen Anforderungen erfüllt sind.
Wie dies bereits gemäß diesem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, werden die Luft und die Tinte in dem Tintenbehälter stabil und behutsam bei dem Tintenzuführungsbetrieb ausgetauscht, und infolgedessen kann der innere Druck in dem Tintenzuführungsabschnitt stabil gesteuert werden. Dies ermöglicht einen stabilisierten Tintenausstoß bei hoher Geschwindigkeit durch den Aufzeichnungskopf.
Zusätzlich hat der Tintenbehälter im Wesentlichen kein Tintenleck, auch wenn der innere Druck des Tintenbehälters aufgrund einer Änderung des Umgebungszustandes oder dergleichen geändert wird.
Ausführungsbeispiel 5, das nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt
Der Tintenbehälter 2001 von diesem Beispiel ist eine hybride Bauart, bei der dessen Inneres in zwei Tintenkammern a und b geteilt ist, die miteinander an einem unteren Abschnitt in Verbindung sind, und wobei ein Tintenabsorptionsmaterial 2002 mit einer eingestellten Kapillarkraft in den Tintenbehälter a im Wesentlichen ohne Zwischenraum gepackt ist, und wobei ein Entlüftungsloch 2003 vorhanden ist.
In dem Zustand, der in der 15 gezeigt ist, wurde die zuführbare Tinte aus der Tintenkammer 4 zugeführt, und die Hälfte der Tinte in der Tintenkammer 6 wurde aus dem Anfangszustand verbraucht, bei dem die Tintenkammern 4 und 6 ausreichend gefüllt sind. In der 15 wird die Tinte in dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial 3 auf einer Höhe gehalten, und zwar entsprechend dem statischen Kopf des Tintenausstoßabschnittes des Aufzeichnungskopfes, des Vakuums in der Tintenkammer 6 und der Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials. Wenn die Tinte aus dem Tintenzuführungsabschnitt zugeführt wird, dann reduziert sich die Menge der Tinte in der Tintenkammer 4 nicht, aber die Tinte wird aus der Tintenkammer b verbraucht. Die Tintenverteilung in der Tintenkammer 4 wird nämlich nicht geändert, und die Tinte wird aus der Tintenkammer 6 in die Tintenkammer 4 entsprechend dem Tintenverbrauch zugeführt, wobei das Gleichgewicht des inneren Druckes aufrechterhalten wird. Entsprechend wird die Luft durch die Tintenkammer 4 und durch das Entlüftungsloch eingeführt.
Wie dies in der 15 gezeigt ist, werden dabei die Tinte und die Luft an dem Boden der Tintenkammer ausgetauscht, und der Meniskus, der in dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial in der Tintenkammer 4 ausgebildet ist, wird teilweise von jenem Abschnitt nahe der Tintenkammer 6 blockiert, und der Druck der Tintenkammer 6 ist mit der Meniskushaltekraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials durch die Einführung der Luft in die Tintenkammer 6 im Gleichgewicht. Unter Bezugnahme auf die 2 werden die Tintenzufuhr und die Erzeugung des inneren Druckes der Tinte bei der hybriden Bauart im Einzelnen beschrieben. Das komprimierte Tintenabsorptionsmaterial, angrenzend an der Tintenkammerwand, ist in Verbindung mit dem Entlüftungslochabschnitt, wenn die Tinte in der Tintenkammer 4 auf ein bestimmtes Maß verbraucht wurde, und daher wird ein Meniskus gegen den Atmosphärendruck ausgebildet. Der innere Druck der Tinte an dem Tintenzuführungsabschnitt wird durch das komprimierte Tintenabsorptionsmaterial angrenzend an der Wand der Tintenkammer aufrechterhalten, der durch die vorbestimmte Kapillarkraft durch eine korrekte Komprimierung eingestellt wird. Ein geschlossener Raum an dem oberen Abschnitt der Tintenkammer 6 vor dem Ausströmen der Tinte ist mit der Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials angrenzend an der Wand der Tintenkammer und dem statischen Kopf der Tinte im Gleichgewicht, die in der Tintenkammer b verbleibt, und der Meniskus des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials wird durch den reduzierten Druck aufrechterhalten. Wenn die Tinte zu dem Aufzeichnungskopf durch den Tintenzuführungsabschnitt in diesem Zustand zugeführt wird, dann strömt die Tinte aus der Tintenkammer 6, und der Druck der Tintenkammer 6 wird entsprechend dem Verbrauch der Tinte weiter reduziert. Dabei wird der Meniskus teilweise zerstört, der in dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial an dem Boden der Wand der Tintenkammer ausgebildet ist, wodurch die Luft in die Tintenkammer eingeführt wird, aus der die Tinte verbraucht wurde, so dass der übermäßig reduzierte Druck der Tintenkammer 6 mit der Meniskushaltekraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials und dem statischen Kopf der Tinte selbst in der Tintenkammer b im Gleichgewicht ist. Auf diese Art und Weise wird der innere Druck des Tintenzuführungsabschnittes auf ein vorbestimmtes Niveau durch die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials an der Position angrenzend dem unteren Ende der Wand der Tintenkammer aufrechterhalten.
Die 34 stellt eine Funktion des komprimierten Absorptionsmaterials als das Puffermaterial dar. Sie zeigt den Zustand, bei dem die Tinte in der Tintenkammer 2006 in die Tintenkammer 2004 aufgrund der Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer 2006 aufgrund des Temperaturanstieges oder einer Reduzierung des Atmosphärendruckes oder dergleichen ausgeströmt ist, und zwar von dem Zustand, der in der 15 gezeigt ist. Bei diesem Beispiel wird die Tinte, die in die Tintenkammer 2004 hineingeströmt ist, in dem komprimierten Absorptionsmaterial 2003 zurückgehalten. Die Beziehung zwischen der Tintenabsorptionsmenge des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials und der Tintenkammer wird unter dem Standpunkt zum Verhindern des Tintenleckens bestimmt, wenn sich der Umgebungsdruck oder die Umgebungstemperatur ändert. Die maximale Tintenabsorptionsmenge der Tintenkammer 2004 wird angesichts der Menge der Tinte bestimmt, die aus der Tintenkammer 2006 bei dem vorhersagbaren schlechtesten Zustand herausströmt, und angesichts der Tintenmenge, die in der Tintenkammer 2004 verbleibt, und zwar während der Tintenzufuhr aus der Tintenkammer 2006. Die Tintenkammer 2004 hat das Volumen, das zumindest eine derartige Tintenmenge durch das komprimierte Absorptionsmaterial aufnehmen kann. Die 65 zeigt eine grafische Darstellung, bei der eine durchgezogene Linie eine Beziehung zwischen dem anfänglichen Raumvolumen der Tintenkammer 2006 vor der Druckreduzierung und der Menge der geflossenen Tinte, wenn der Druck auf 0,7 atm reduziert wird. In der grafischen Darstellung zeigt die gestrichelte Linie jenen Fall, bei dem die maximale Druckreduzierung 0,5 atm beträgt. Hinsichtlich der Schätzung der Menge der ausgeströmten Tinte aus der Tintenkammer 2006 unter dem schlechtesten Zustand ist die Menge der Tintenströmung aus der Tintenkammer 206 bei jenem Zustand maximal, wenn der maximal reduzierte Druck 0,7 atm beträgt, wenn 30 % des Volumens VB der Tintenkammer 2006 in der Tintenkammer 2006 verbleibt. Falls die Tinte unter dem unteren Ende der Wand der Tintenkammer ebenfalls durch das komprimierte Absorptionsmaterial in der Tintenkammer 2004 absorbiert wird, dann wird angenommen, dass die gesamte Tinte ausleckt, die in der Tintenkammer 2006 verbleibt (30 % von VB). Wenn der schlechteste Zustand 0,5 atm ist, dann strömt 50 % des Volumens der Tintenkammer 2006 aus. Die Luft in der Tintenkammer 2006, die sich durch die Druckreduzierung ausdehnt, wird größer, falls die verbleibende Menge der Tinte kleiner wird. Daher wird eine größere Tintenmenge herausgedrückt. Jedoch ist die maximale Menge der geflossenen Tinte niedriger als die Menge der Tinte, die in der Tintenkammer 2006 enthalten ist. Wenn 0,7 atm angenommen wird, dann wird daher die verbleibende Menge der Tinte geringer als das ausgedehnte Volumen der Luft, wenn die Menge der verbleibenden Tinte nicht mehr als 30 % beträgt, so dass die Menge der in die Tintenkammer 2004 eingeströmten Tinte reduziert wird. Daher ist 30 % des Volumens der Tintenkammer 2006 die maximal ausleckende Tintenmenge (50 % bei 0,5 atm). Dasselbe trifft für jenen Fall zu, bei dem sich die Temperatur ändert. Auch wenn sich die Temperatur um 50°C erhöht, ist die Menge der herausströmenden Tinte jedoch kleiner als im Falle der vorstehend beschriebenen Druckreduzierung.
Falls sich im Gegensatz dazu der Atmosphärendruck erhöht, wird die Differenz zwischen der Luft bei niedrigem Druck aufgrund des statischen Kopfes der Tinte in dem oberen Abschnitt der Tintenkammer 2006 und dem erhöhten Umgebungsdruck zu groß, und daher gibt es eine Tendenz, dass sie zu der vorbestimmten Druckdifferenz durch die Einführung von Tinte oder Luft in die Tintenkammer 2006 zurückkehrt. In einem derartigen Fall wird ähnlich wie bei dem Fall der Tintenzufuhr aus der Tintenkammer 2006 der Meniskus des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 angrenzend an dem unteren Endabschnitt der Tintenkammerwand 2005 zerstört, und daher wird die Luft hauptsächlich in die Tintenkammer 2006 bei dem Zustand mit ausgeglichenem Druck eingeführt, und daher ändert sich der innere Druck des Tintenzuführungsabschnittes kaum ohne einen wesentlichen Einfluss auf die Aufzeichnungseigenschaft. Bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel strömt die Menge der Tinte entsprechend der eingeführten Luft in die Tintenkammer 2006 aus der Tintenkammer 2006 in die Tintenkammer 2004, wenn der Umgebungsdruck zu dem ursprünglichen Zustand zurückkehrt, und daher vermehrt sich ähnlich wie bei dem vorstehend beschriebenen Fall die Menge der Tinte in der Tintenkammer 2004 vorübergehend, mit dem Ergebnis eines Anstiegs der Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle. Daher wird ähnlich wie bei dem Anfangszustand der anfängliche Druck der Tinte vorübergehend leicht positiver als bei dem stabilisierten Zustand, jedoch ist der Einfluss auf die Eigenschaft des Tintenausstoßes des Aufzeichnungskopfes so gering, dass es kein Problem in der Praxis darstellt. Das vorstehend beschriebene Problem tritt dann auf, wenn das Aufzeichnungsgerät zum Beispiel bei einem Zustand mit niedrigem Druck verwendet wird, zum Beispiel wenn es von einem Ort mit großer Höhe zu einem Ort mit niedriger Höhe bei normalem Atmosphärendruck bewegt wird. Auch in diesem Fall tritt lediglich die Einführung der Luft in die Tintenkammer 2006 auf. Wenn es verwendet wird, nachdem es zu dem Ort mit großer Höhe erneut bewegt wird, dann tritt lediglich ein leichter Anstieg des inneren Druckes der Tinte in dem Tintenzuführungsabschnitt auf. Da die Verwendung des Gerätes bei dem Zustand mit einem extrem großen Druck über dem normalen Atmosphärendruck nicht vorstellbar ist, besteht in der Praxis daher kein Problem.
Die Tinte wird sicher in der Tintenkammer 2004 durch das komprimierte Tintenabsorptionsmaterial 2003 in der Tintenkammer 2004 von dem Start der Verwendung des Tintenbehälters bis unmittelbar vor dessen Austausch zurückgehalten. Da die Tintenkammer 2006 geschlossen ist, gibt es kein Tintenleck aus der Öffnung (Entlüftungsloch und Tintenzuführungsabschnitt), und es ermöglicht eine einfache Handhabung.
Die erwünschten Zustände hinsichtlich des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials und des Aufbaus der Tintenkammer bei dem Tintenbehälter der hybriden Bauart werden beschrieben.
Die Beziehung zwischen der Tintenabsorptionsmenge des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 und der Tintenkammer wird unter dem Standpunkt zum Verhindern des Tintenlecks bestimmt, wenn der Umgebungsdruck oder die Umgebungstemperatur geändert werden. Die maximale Tintenabsorptionsmenge der Tintenkammer 2004 wird angesichts der Menge der Tinte bestimmt, die aus der Tintenkammer 2006 bei dem vorhersagbaren schlechtesten Zustand herausströmt, und angesichts der Tintenmenge, die in der Tintenkammer 2004 während der Tintenzufuhr aus der Tintenkammer 2006 verbleibt. Die Tintenkammer 2004 hat das Volumen, das zumindest eine derartige Tintenmenge durch das komprimierte Absorptionsmaterial aufnehmen kann. Hinsichtlich der Schätzung der Menge der aus der Tintenkammer 2006 bei dem schlechtesten Zustand herausgeströmten Tinte ist die Menge der Tinte, die aus der Tintenkammer 206 herausströmt, bei dem Zustand maximal, bei dem der maximal reduzierte Druck 0,7 atm ist, wenn 30 % des Volumens VB der Tintekammer 2006 in der Tintenkammer 2006 verbleiben. Falls die Tinte unter dem unteren Ende der Wand der Tintenkammer ebenfalls durch das komprimierte Absorptionsmaterial in der Tintenkammer 2004 absorbiert wird, dann wird angenommen, dass die gesamte Tinte ausleckt, die in der Tintenkammer 2006 verbleibt (30 % von VB). Wenn der schlechteste Zustand 0,5 atm ist, dann strömen 50 % des Volumens der Tintenkammer 2006 aus. Die Luft in der Tintenkammer 2006, die sich durch die Druckreduzierung ausdehnt, wird vermehrt, falls die verbleibende Menge der Tinte geringer wird. Daher wird eine größere Tintenmenge herausgedrückt. Jedoch ist die maximale Menge der strömenden Tinte niedriger als die Menge der Tinte, die in der Tintenkammer 2006 enthalten ist. Wenn 0,7 atm angenommen wird, wenn die Menge der verbleibenden Tinte nicht mehr als 30 % beträgt, wird daher die verbleibende Menge der Tinte geringer als das ausgedehnte Volumen der Luft, so dass die Menge der Tinte reduziert wird, die in die Tintenkammer 2004 hineinströmt. Daher sind 30 % des Volumens der Tintenkammer 2006 die maximal ausleckende Tintenmenge (50 % bei 0,5 atm).
Hinsichtlich der Größe des Verbindungsabschnittes zwischen den Tintenkammern, die an dem unteren Abschnitt der Tintenkammerwand 2005 ausgebildet sind, ist sie nicht kleiner als eine Größe, die an dem Verbindungsabschnitt der Tinte in der Tintenkammer 2006 ausgebildet werden kann, die nahe an dem oberen Abschnitt ist, und zwar wie bei dem ersten Zustand. Die Größe wird so ausgewählt, dass als Reaktion auf die maximale Tintenzuführgeschwindigkeit aus dem Tintenzuführungsabschnitt (Tintenzuführungsgeschwindigkeit während des Druckens einer schwarzen Fläche oder des Saugbetriebes durch die Hauptbaugruppe des Aufzeichnungsgerätes) ein behutsamer Luft-/Flüssigkeits-Austausch durch die Verbindungsöffnung angesichts der Natur der Tinte, wie zum Beispiel die Viskosität, durchgeführt wird. Jedoch sollte die Tatsache beachtet werden, dass der innere Druck an dem Tintenzuführungsabschnitt vorübergehend zu der positiven Richtung geändert wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, wenn die obere Fläche der Tinte, die in der Tintenkammer 2006 verbleibt, niedriger wird als der untere Abschnitt der Tintenkammerwand 2005, und daher wird die Größe so ausgewählt, dass der Einfluss von diesem Ereignis auf die Tintenausstoßeigenschaft des Aufzeichnungskopfes vermieden wird.
Wie dies bei der Beschreibung des Betriebes des Tintenbehälters beschrieben ist, wird bei der hybriden Bauart des Tintenbehälters der innere Druck der Tinte an dem Tintenzuführungsabschnitt durch das komprimierte Tintenabsorptionsmaterial 2003 angrenzend der Tintenkammerwand gehalten, und um daher den gewünschten inneren Druck während der Tintenzufuhr aus der Tintenkammer 2006 aufrechtzuerhalten, wird die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 angrenzend an dem unteren Endabschnitt der Tintenkammer 2005 in gewünschter Weise eingestellt. Insbesondere wird das Kompressionsverhältnis oder die anfängliche Porengröße so ausgewählt, dass die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 angrenzend dem unteren Ende der Tintenkammerwand 2005 den inneren Druck erzeugen kann, der für den Aufzeichnungsbetrieb erforderlich ist. Wenn zum Beispiel der innere Druck der Tinte an dem Tintenzuführungsabschnitt -h (mmaq) beträgt, dann ist das komprimierte Tintenabsorptionsmaterial 2003 angrenzend dem unteren Ende der Tintenkammerwand 2005 zufriedenstellend, sofern es eine Kapillarkraft aufweist, die die Tinte auf h mm saugen kann. Falls der Aufbau des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 vereinfacht ist, dann erfüllt der kleine Porenradius P1 des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 vorzugsweise folgende Gleichung: P1 = 2 γ cosθ/ρ gh,wobei ρ die Dichte der Tinte ist, γ die Oberflächenspannung der Tinte ist, θ ein Kontaktwinkel zwischen dem Tintenabsorptionsmaterial und der Tinte ist, und g die Gravitationskonstante ist.
Während die Tinte aus der Tintenkammer 2006 zugeführt wird, wenn die Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle der Tinte in der Tintenkammer 2004 niedriger als das obere Ende des Tintenzuführungsabschnittes wird, dann wird die Luft zu dem Aufzeichnungskopf zugeführt, und daher soll die Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle angrenzend an dem Tintenzuführungsabschnitt an einer Position aufrechterhalten werden, die höher als das obere Ende des Tintenzuführungsabschnittes ist. Somit hat das komprimierte Tintenabsorptionsmaterial 2003 über dem Tintenzuführungsabschnitt die Kapillarkraft, die die Tinte bis zu der Höhe (h + i) ansaugen kann, wobei i die Höhe der festgelegten Position (i mm) der Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle über dem oberen Abschnitt des Tintenzuführungsabschnittes ist. In ähnlicher Weise zu dem vorstehend beschriebenen erfüllt der Radius P2 der kleinen Poren des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials an dem oberen Abschnitt des Tintenzuführungsabschnittes folgende Gleichung, falls der Aufbau des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials vereinfacht wird: P2 = 2γ cosθ/ρg (h + i).
Bei der vorstehend genannten Gleichung ist die Höhe (i mm) der Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle direkt über dem Tintenzuführungsabschnitt zufriedenstellend, falls sie an einer Position über dem oberen Ende des Tintenzuführungsabschnittes ist. Die Tintensaugkraft (Kapillarkraft) wird allmählich verringert (falls das Material des Absorptionsmaterials gleich bleibt, der Radius P3 der kleinen Poren allmählich vergrößert wird) (35), oder die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials wird nur angrenzend an der Tintenkammerwand 2005 reduziert (36), so dass sich die Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle allmählich zu der Tintenkammerwand bei einem weiter nach innen gerichteten Abschnitt des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 in der Tintenkammer 2004 verringert. Die Änderung der Kapillarkraft ist mit der Kapillarkraft an dem unteren Ende der Tintenkammerwand 2005 verbunden (falls das Material gleich bleibt, beträgt sie P1).
Die Kapillarkraft des Abschnittes des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003, das unter der Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle in dem komprimierten Tintenabsorptionsmaterial 2003 ist, kann irgendeines sein, falls der Tintenbehälter keinem Stoß, keiner Neigung, keiner plötzlichen Temperaturänderung oder einer anderen bestimmten externen Kraft ausgesetzt wird. Um jedoch die Zufuhr der in der Tintenkammer 2004 verbleibenden Tinte zu ermöglichen, auch wenn eine derartige Kraft darauf aufgebracht wird oder falls die Tinte in der Tintenkammer 2006 insgesamt aufgebraucht ist, wird die Kapillarkraft (Radius P4 der kleinen Poren) zu dem Tintenzuführungsabschnitt von der Kapillarkraft (Radius P1 der kleinen Poren) an dem unteren Endabschnitt der Tintenkammerwand 2005 allmählich erhöht, und die Kapillarkraft an dem Tintenzuführungsabschnitt wird vergrößert (Radius P5 der kleinen Poren) (37). Die Einstellung der Kapillarkraftverteilung erfüllt nämlich folgendes:
(Die Kapillarkraft an dem Endabschnitt der Tintenkammerwand) < (die Kapillarkraft direkt über dem Tintenzuführungsabschnitt)
vorzugsweise
(die Kapillarkraft an dem unteren Endabschnitt der Tintenkammerwand) < (die Kapillarkraft an dem unteren Abschnitt an der Mitte der Tintenkammer) < (obere Position an der Mitte der Tintenkammer) < (direkt über dem Tintenzuführungsabschnitt) < (Tintenzuführungsabschnitt).
Falls der Aufbau des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 vereinfacht ist, dann erfüllen die Radien der Poren folgendes: P1 > P2vorzugsweise P1 > (P3, P4) > (P2, P5).
Hinsichtlich der Beziehung zwischen P3 und P4 und der Beziehung zwischen P2 und P5 kann sie gemäß der Verteilung des Kompressionsverhältnisses so sein, dass folgendes gilt: P3 < P4 und P2 < P5 oder P3 = P4 oder P2 = P5.
Unter Bezugnahme auf die 35, 36 und 37 ist eine bevorzugte Verteilung des Kompressionsverhältnisses als ein Beispiel gezeigt, bei dem die vorstehend beschriebenen Beziehungen dadurch erfüllt werden, dass das Kompressionsverhältnis eingestellt wird, und zwar unter Verwendung desselben Materials wie das Tintenabsorptionsmaterial 2003. In diesen Figuren geben A351, A361 und A371 die Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle an, und Pfeile A352, A362 und A372 geben das Kompressionsverhältnis des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials an, das sich vergrößert.
Die 38 zeigt ein Vergleichsbeispiel 3, bei dem die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 an dem Tintenzuführungsabschnitt nicht größer als in der Nachbarschaft der Tintenkammerwand ist. Die Figur zeigt den Zustand, bei dem die Tinte bis zu einem gewissen Maß aus der Tintenkammer 2004 heraus zugeführt wurde. Bei diesem Vergleichsbeispiel ist eine Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle A381 angrenzend an dem unteren Endabschnitt der Tintenkammerwand 2005 ausgebildet, und der Verbindungsabschnitt zwischen der Tintenkammer 2004 und der Tintenkammer 2006 ist an der Seite der Luftphase positioniert. In diesem Fall kann die Tinte nicht aus der Tintenkammer 2006 zugeführt werden, und die durch den Entlüftungslochabschnitt 2013 eingeführte Luft wird direkt in den Aufzeichnungskopf von dem Tintenzuführungsabschnitt zugeführt, und der Tintenbehälter wird zu dieser Zeit nicht betriebsbereit.
Die 39 zeigt ein Vergleichsbeispiel 4, bei dem die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials 2003 angrenzend an dem unteren Endabschnitt (39(B)) oder an der Seite der Tintenkammerwand (39(A)) als bei dem Tintenzuführungsabschnitt. Ähnlich wie bei dem Vergleichsbeispiel 3 verringert sich die Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle über das obere Ende des Tintenzuführungsabschnittes hinaus, bevor die Erzeugung der Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle A391 angrenzend an dem unteren Endabschnitt der Tintenkammerwand 2005 ausgebildet ist, und daher kann die Tinte nicht aus der Tintenkammer 2006 zugeführt werden, und daher wird die durch den Entlüftungslochabschnitt 2013 eingeführte Luft direkt zu dem Aufzeichnungskopf von dem Tintenzuführungsabschnitt zugeführt. Bei diesem Ereignis ist der Tintenbehälter nicht länger verwendbar.
In der bisherigen Beschreibung wurde ein Gerät zum einfarbigen Aufzeichnen mit einem Aufzeichnungskopf beschrieben. Jedoch kann das Aufzeichnungsgerät ein Farbtintenstrahlaufzeichnungsgerät mit vier Aufzeichnungsköpfen (zum Beispiel BK, C, M und Y) sein, das unterschiedliche Farbtinten ausstoßen kann, oder es kann ein einziger Aufzeichnungskopf sein, der unterschiedliche Farbtinten ausstoßen kann. In diesem Fall sind Einrichtungen zum Begrenzen der Verbindungsposition und der Richtung des austauschbaren Tintenbehälters hinzugefügt.
In der bisherigen Beschreibung war der Tintenbehälter austauschbar, aber der vorstehend beschriebene kann ebenfalls auf eine Aufzeichnungskopfkartusche angewendet werden, die einen Aufzeichnungskopf und einen Tintenbehälter einheitlich aufweise.
Vergleichsbeispiel 6, das nicht innerhalb des Umfanges der beanspruchten Erfindung fällt
Die 34 zeigt ein Beispiel, bei dem die Wand des Tintenbehälters aus einem transparenten oder semitransparenten Material ist, so dass die verbleibende Menge der Tinte optisch erfasst werden kann. In diesem Fall ist eine Licht reflektierende Platte 4002, wie zum Beispiel ein Spiegel, zum Reflektieren des Lichtes an der Tintenkammerwand in der Tintenkammer 4006 vorgesehen, um das Licht zu reflektieren, und ein Fotosensor, der ein Licht aussendendes Element 4043 und ein Licht aufnehmendes Element 4044 aufweist, ist außerhalb des Behälters angeordnet. Das Licht aussendende Element 4043 und das Licht aufnehmende Element 4044 können an dem Schlitten oder an der Ruheposition bei dem Wiederherstellungssystem vorgesehen sein.
In der 34 wird das Licht von dem Licht aussenden Element 4043 bei einem vorbestimmten Winkel ausgesendet, und das Licht wird durch das Licht aufnehmende Element 4044 aufgenommen, nachdem es durch die Reflexionsplatte reflektiert wurde. Zum Beispiel ist das Licht aussendende Element 4043 ein LED-Element, und das Licht aufnehmende Element 4044 ist ein Fototransistor oder dergleichen. In der 34(a) ist die Tinte im Wesentlichen gefüllt. In einer derartigen Situation wird das von dem Licht aussendenden Element 4043 ausgesendete Licht durch die Tinte in der Tintenkammer 4006 blockiert, und daher nimmt das Licht aufnehmende Element 4044 kein Licht auf, und daher ist die Abgabe des Detektors klein. Jedoch wird die Tinte bei dem in der 34(b) gezeigten Zustand verbraucht, das Licht von dem Licht aussenden Element 4043 wird nicht blockiert, und daher ist die Abgabe von dem Licht aufnehmenden Element hoch. Wenn die Lichtenergie (Abgabe von dem Detektor) des Licht aufnehmenden Elementes 4044 einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wird ein Warnsignal erzeugt, um das Einspritzen der Tinte zu fördern.
Die 35 zeigt ein abgewandeltes Beispiel, bei dem das Licht aussendende Element und das Licht aufnehmende Element gegenüber liegen, wobei der Tintenbehälter dazwischen ist. Die 35(a) ist eine Draufsicht, und die 35(b) ist eine Querschnittsansicht. In diesem Fall ist das Material der Tintenkammer 4006 ebenfalls transparent oder semitransparent. Bei diesem Beispiel besteht kein Bedarf einer Verwendung einer Reflexionsplatte, und die Erfassungsempfindlichkeit ist besser, da das Licht direkt aufgenommen wird.
In der bisherigen Beschreibung wurde ein einziger Tintenbehälter beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist auf Tintenbehälter für ein Farbtintenstrahlaufzeichnungsgerät anwendbar, das mit einer Vielzahl Aufzeichnungsköpfe für schwarze Farbe, Cyanfarbe, Magentafarbe und gelbe Farbe betreibbar ist. Außerdem ist dieser Tintenbehälter bei einem einzigen Aufzeichnungskopf verwendbar, der unterschiedliche Farbtinten ausstoßen kann.
Der Schwellwert kann für die jeweiligen Farben geändert werden. Ein Filter oder dergleichen kann gemäß der Farbe der Tinte so verwendet werden, dass eine vorbestimmte Wellenlänge des Lichtes ausgewählt wird, und die verbleibende Tintenmenge kann auf der Grundlage der Durchlässigkeit der Tinte erfasst werden.
In der vorstehenden Beschreibung war der Tintenbehälter austauschbar. Jedoch kann er in der Gestalt einer Tintenstrahlkopfkartusche sein, die einen Aufzeichnungskopf und den Tintenbehälter einstückig aufweist.
Wie dies bei dem vorherigen Beispiel beschrieben ist, ist ein Tintenbehälter vorgesehen, der mit einem Tintenzuführugnsabschnitt für den Aufzeichnungskopf und einem Entlüftungsloch versehen ist, der eine Tintenzuführungskammer aufweist, die das Tintenabsorptionsmaterial enthält, zumindest eine Tintenkammer zum Aufnehmen der Tinte, die mit der Tintenzuführungskammer in Verbindung ist, wobei der Mangel der Tinte erfasst wird, während eine vorbestimmte Menge der Tinte in der Tintenkammer verbleibt, und das Ergebnis der Erfassung wird der Bedienperson mitgeteilt. Dann kann der Aufzeichnungsbetrieb gestoppt werden, um so das Nachfüllen der Tinte in die Tintenkammer zu ermöglichen, so dass der Tintenbehälter erneut verwendet werden kann.
Die Erfinder haben die Eigenschaft der Tinte erforscht, die bei den vorstehend beschriebenen Tintenbehältern in geeigneter Weise verwendbar ist. Die vorzuziehende Tinte hat eine Stabilität des Luft-/Flüssigkeits-Austauschabschnittes gegen Schwingungen der Tinte, und sie ist somit stabil gegen eine Änderung des Umgebungszustandes.
Es werden derartige Tinten beschrieben, die bei den vorstehend beschriebenen Tintenbehältern in geeigneter Weise verwendbar sind.
Der wesentliche Aufbau der Tinte enthält zumindest Wasser, ein Farbmaterial und ein wasserlösliches organisches Lösemittel. Das organische Lösemittel ist ein schwach flüchtiges und schwach viskoses Material mit einer hohen Kompatibilität zu Wasser. Im folgenden werden Beispiele beschrieben: Amide, wie zum Beispiel Dimethylformamid und Dimethylacetoamid, Ketone, wie zum Beispiel Acetone, Ether, wie zum Beispiel Tetrahydrofuran und Dioxan, Polyalkylenglykol, wie zum Beispiel Polyethylenglykol und Polypropylenglykol, Alkylenglykole, wie zum Beispiel Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, Thiodiglykol, Hexylenglykol und Diethylenglykol, schwach alkalische Ether aus polyhydrischen Alkoholen wie zum Beispiel Ethylenglykolmethylether, Diethylenglykolmonomethylether und Triethylenglykolmonomethylether, monohydrische Alkohole, wie zum Beispiel Ethanol und Isopropylalkohol und außerdem Glycerol, 1,2,6-Hexanitriol, N-Methyl-2-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Triethanolamin, Sulfolan und Dimethylsulfoxid. Es besteht keine bestimmte Beschränkung bei dem Gehalt des wasserlöslichen organischen Lösemittels. Jedoch ist es vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 1 bis 80 Gew.-%. Das Farbmaterial, das bei dieser Erfindung verwendbar ist, kann ein Farbstoff oder ein Pigment sein. Der Farbstoff kann vorzugsweise ein wasserlöslicher saurer Farbstoff, eine direkte Farbe, ein basischer Farbstoff, ein reaktiver Farbstoff oder dergleichen sein. Der Gehalt des Farbstoffes ist nicht besonders beschränkt, aber es sind 0,1 bis 20 Gew.-% auf der Grundlage des gesamten Tintengewichtes vorzuziehen.
Die Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels ist wünschenswert, um die Oberflächenspannung einzustellen. Beispiele eines derartigen verwendeten oberflächenaktiven Mittels beinhalten anionische oberflächenaktive Mittel wie zum Beispiel fette saure Salze, höhere alkoholische sulfatische Estersalze, Alkylbenzolsulfonate und höhere alkoholische Phosphor-Ester-Salze, kationische oberflächenaktive Mittel wie zum Beispiel aliphatische aminische Salze und quaternäre Ammoniumsalze, nichtionische oberflächenaktive Mittel wie zum Beispiel Ethylenoxid-Addukte mit höheren Alkoholen, Ethylenoxid-Addukte aus Alkylphenolen, aliphatische Ethylenoxid-Addukte, Ethylenoxid-Addukte aus höheren Alkoholen mit fetten sauren Estern, Ethylenoxid-Addukte aus höheren Alkylaminen, Ethylenoxid-Addukte aus fetten sauren Amiden, Ethylenoxid-Addukten aus Polypropylenglykol, höher alkoholische fette saure Ester aus polyhydrischen Alkoholen und Alkanolamine fette saure Amide und Aminosäure- und Betain-amphoterische oberflächenaktive Mittel. Es gibt keine besondere Beschränkung für ein derartiges oberflächenaktives Mittel. Jedoch sind nichtionische oberflächenaktive Mittel wie zum Beispiel Ethylenoxid-Addukte aus höheren Alkoholen, Ethylenoxid-Addukte aus Alkylphenolen, Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymer, Ethylenoxid-Addukte aus Acetylenglykol vorzugsweise zu verwenden. Des Weiteren ist es insbesondere vorzuziehen, dass die Anzahl der Mole der hinzugefügten Ethylenoxide bei den Ethylenoxid-Addukten innerhalb eines Bereiches von 4 bis 20 sein soll. Es gibt keine besondere Beschränkung bei der Menge des hinzuzufügenden oberflächenaktiven Mittels. Jedoch ist sie vorzugsweise in einem Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-%. Die Oberflächenspannung kann durch das vorstehend beschriebene wasserlösliche organische Lösemittel gesteuert werden.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Komponenten kann die erste Flüssigkeit Additive wie zum Beispiel Viskositätswandler, pH-Einstellmittel, Anti-Schimmel-Mittel oder Antioxidantien je nach Bedarf enthalten.
Die Viskosität der Tinte beträgt 1 bis 20 cp. Die Oberflächenspannung soll 20 dyn/cm bis 55 dyn/cm betragen. Des Weiteren beträgt sie vorzugsweise 25 bis 50 dyn/cm. Falls die Oberflächenspannung der Tinte innerhalb dieses Bereiches ist, dann tritt folgender Fall nicht auf, dass der Meniskus der Aufzeichnungskopföffnung zerstört wird, aber die Tinte leckt aus der Kopföffnung, wenn der Druckbetrieb nicht durchgeführt wird.
Die Menge der Tinte, die in der Tintenkartusche enthalten ist, kann in geeigneter Weise bis zu der Grenze von deren innerem Volumen bestimmt werden. Um das Vakuum aufrechtzuerhalten, unmittelbar nachdem die Tintenkartusche entpackt wurde, kann die Tinte bis zu diesen Grenzen gefüllt werden. Jedoch kann die Menge der Tinte in dem Vakuumerzeugungsmaterial kleiner sein als die Tintenhaltekapazität des Vakuumerzeugungsmaterials. Hierbei ist die Tintenhaltekapazität die Menge der Tinte, die in dem individuellen Material gehalten werden kann.
Beispiele von Tinten und Vergleichsbeispiele werden beschrieben.
Ein Gemisch aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösemittel wird mit einem Farbstoff für vier Stunden gerührt, und danach wird ein oberflächenaktives Mittel hinzugefügt. Dann tritt es durch einen Filter hindurch, um Fremdstoffe zu beseitigen. Die Tinte wurde der Tintenkartusche gemäß der 11 zugeführt, und der Aufzeichnungsbetrieb wird bei dem Aufzeichnungsgerät gemäß der 12 durchgeführt.
Das Folgende ist die Zusammensetzung, die Eigenschaft der Tinte und das Aufzeichnungsergebnis.
Helle Farbbilder wurden aufgezeichnet, und die Tinte in der Kartusche wurde ohne Schwierigkeiten aufgebraucht, und zwar für alle Beispiele 1 bis 4.
Der gelbe Farbstoff war Acid Yellow 23, der Cyanfarbstoff war Acid Blue 9, der Magentafarbstoff war Acid Red 289, und der schwarze Farbstoff war Direct Black 168.
Die Oberflächenspannung wurde bei 25°C durch das Wilhelmy-Verfahren gemessen.
Das Folgende ist das Oberflächenpotenzial bei 20 bis 25°C von üblichen wasserlöslichen organischen Lösemitteln:
Ethanol (22 dyn/cm), Isopropanol (22 dyn/cm), Cyclohexanol (34 dyn/cm), Glycerin (63 dyn/cm), Diethylenglykol (49 dyn/cm), Diethylenglykolmonomethylether (35 dyn/cm), Triethylenglykol (35 dyn/cm). 2-Pyrrolidon (47 dyn/cm), N-Methylpyrrolidon (41 dyn/cm).
Die wünschenswerte Oberflächenspannung kann durch ein Gemisch mit Wasser vorgesehen werden.
Das Verfahren zum Steuern der Oberflächenspannung der Tinte unter Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels wird beschrieben.
Zum Beispiel können 28 dyn/cm der Oberflächenspannung durch Hinzufügen von 1 % eines Sorbit-Monolaurat-Esters auf der Grundlage von Wasser vorgesehen werden, 35 dyn/cm können durch Hinzugabe von 1 % Polyoxyethylen-Sorbitanmonolauratester vorgesehen werden, 28 dyn/cm können durch Hinzugabe von nicht weniger als 1 % ACETYLENOL EH (Acetylenglykol-Ethylenoxid-Addukte) vorgesehen werden. Falls eine kleinere Oberflächenspannung gewünscht ist, dann können 17 dyn/cm durch Hinzugabe von 0,1 % von SURFLONS-145 (Perfluoralkyl-Ethylenoxid-Addukte) vorgesehen werden (erhältlich von Asahi Glass Kabushiki Kaisha, Japan). Die Oberflächenspannung ändert sich durch andere Additive leicht, und daher kann eine korrekte Einstellung durch den Durchschnittsfachmann bewirkt werden.
Wie dies bereits beschrieben ist, ist der Tintenpuffer angesichts der maximal leckenden Tintenmenge gestaltet. Es wurde herausgefunden, dass die Tintenpufferwirkung merklich durch die Zusammensetzung der Tinte beeinflusst wird.
Das Folgende ist ein Vergleichsbeispiel.
Vergleichsbeispiel 3
Wenn die Tinte aus der Tintenkammer 3006 in die Tintenkammer 3004 aufgrund der Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer 3006 aufgrund der Druckreduzierung oder eines Temperaturanstieges herausgedrückt wird, wie dies in der 46 gezeigt ist, dann tritt jenes Problem auf, dass die Tinte durch das Absorptionsmaterial nicht absorbiert wird und durch das Entlüftungsloch 3003 oder dergleichen durch den Zwischenraum zwischen der Behälterwand und dem Absorptionsmaterial leckt.
Die Tinte für das Tintenstrahlaufzeichnen mit einem oberflächenaktiven Mittel wurde vorgeschlagen. Die Tinte ist dahingehend vorteilhaft, dass die Fixiereigenschaft für ein Kopierblatt, ein Verbundblatt oder ein anderes ebenes Papier sehr gut ist, dass eine korrekte Farbmischung (Verwischen oder dergleichen) auch dann nicht auftritt, wenn unterschiedliche Bereiche der Farbtintenaufzeichnung beim Farbaufzeichnen nahe aneinander sind, und daher ist eine einheitliche Farbgebung möglich. Das Folgende ist ein Beispiel der Zusammensetzung:
Beispiel 5
Wenn eine derartige Tinte verwendet wird, dann leckt die Tinte nicht aus der Tintenkartusche aus, da die Tinte durch das Absorptionsmaterial 2003 in der Tintenkammer 2004 absorbiert wird, wenn die Tinte aus der Tintenkammer 2006 in die Tintenkammer 2004 aufgrund der Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer 2006 aufgrund des Temperaturanstieges oder der Druckreduzierung in der Atmosphäre herausgedrückt wird, wie dies in der 34 gezeigt ist.
Wie dies bereits beschrieben ist, wird die Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle der Tinte in der Tintenkammer 2004, wenn die Tinte aus der Tintenkammer 2006 zugeführt wird, auf eine Höhe aufrechterhalten, bei der der statische Kopf von dem Ausstoßabschnitt des Aufzeichnungskopfes, das Vakuum in der Tintenkammer 2006 und die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials im Gleichgewicht sind. Es wird angenommen, dass die durchschnittliche Tintenhöhe der Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle in der Tintenkammer 2004 zu dieser Zeit H ist. Wenn die Tinte aus der Tintenkammer 2006 aufgrund der Reduzierung des Atmosphärendrucks oder des Temperaturanstiegs herausströmt, dann wird die Höhe der Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle der Tintenkammer 2004 in wünschenswerter Weise so aufrechterhalten, dass sie durch H noch höher ist. Bei einem Beispiel beträgt die gesamte Höhe der Tintenkammer 3 cm, die Tintenkammer 2004 und die Tintenkammer 2006 haben jeweils das Volumen 6 cm³. Während der Anfangsstufe ist die Tintenkammer 2006 vollständig gefüllt (6 cm³), und die Tintenkammer 2004, die das komprimierte Absorptionsmaterial 2003 (ein geschäumtes Polyurethanmaterial) enthält, enthält 4 cm³ Tinte (gesamte Tinte: 10 cm³). Die Porosität des Absorptionsmaterials ist nicht kleiner aus 95 %, und falls angenommen wird, dass die Tinte vollständig in allen Poren des Absorptionsmaterials enthalten ist, dann kann die Tintenkammer 2004 ungefähr 6 cm³ aufnehmen. Die Tinte wird zuerst aus der Tintenkammer 2004 verbraucht, und nach einer Weile beginnt ein Verbrauch der Tinte aus der Tintenkammer 2006. Die Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle der Tintenkammer 2004 wird auf jenes Niveau aufrechterhalten, bei dem der statische Kopf des Ausstoßabschnittes des Aufzeichnungskopfes, das Vakuum in der Tintenkammer 2006 und die Kapillarkraft des komprimierten Tintenabsorptionsmaterials im Gleichgewicht sind. Durchschnittlich beträgt das Niveau der Luft-/Flüssigkeits-Schnittstelle zu dieser Zeit ungefähr 1,5 cm. Falls angenommen wird, dass alle Poren des Absorptionsmaterials die Tinte enthalten, dann ist die Menge der Tinte in der Tintenkammer 2004 ungefähr 3 cm³. Hierbei beträgt die maximale Druckreduzierung der Atmosphäre 0,7 atm, und 1,8 cm³ der Tinte können überströmen, was ungefähr 30 % des Volumens der Tintenkammer 2006 ist. Daher absorbiert und hält die Tintenkammer 2004 vorzugsweise ungefähr 3 cm³ + 1,8 cm³ (Tintenniveau von ungefähr 2,4 cm). Wenn der maximal reduzierte Druck 0,5 atm beträgt, dann können 3 cm³ der Tinte überströmen, was ungefähr 50 % des Volumens der Tintenkammer 2006 ist, und daher kann die Tintenkammer 2004 ungefähr 3 cm³ + 3 cm³ absorbieren und halten (Höhe der Tintenflüssigkeitsfläche von ungefähr 3 cm). Daher hat die Tintenkammer 2004 ein ausreichendes Volumen zum Aufnehmen des Volumens des Absorptionsmaterials, des Volumens der Tinte, die in der Tintenkammer 2004 gehalten ist, und des Volumens der Tinte, die aus der Tintenkammer 2006 überströmt. Daher wird das Volumen der Tintenkammer 2004 durch die Schätzung des Volumens der aus der Tintenkammer 2006 überströmenden Tinte beeinflusst.
Die gehaltene Tintenhöhe H des porösen Absorptionsmaterials wird im allgemeinen durch eine Gleichung der Kapillarkraft folgendermaßen ausgedrückt: H = 2 γ cosθ/ρ grwobei γ die Oberflächenspannung der Tinte ist, θ der Kontaktwinkel zwischen der Tinte und dem Tintenabsorptionsmaterial ist, ρ die Dichte der Tinte ist, g die Gravitationskonstante ist, und r ein durchschnittlicher Porenradius des Tintenabsorptionsmaterials ist.
Es ist offensichtlich, dass zum Erhöhen der Tintenhaltekapazität durch Erhöhen der Höhe H anzunehmen ist, dass die Oberflächenspannung der Tinte erhöht wird oder dass der Kontaktwinkel zwischen der Tinte und dem Tintenabsorptionsmaterial verringert wird (cosθ wird erhöht).
Hinsichtlich der Erhöhung der Oberflächenspannung der Tinte hat die Tinte des Vergleichsbeispiels 3 eine relativ hohe Oberflächenspannung (50 dyn/cm). Wie dies jedoch bereits beschrieben ist, wird die Tinte nicht korrekt durch das Tintenabsorptionsmaterial absorbiert. Hinsichtlich der Reduzierung des Kontaktwinkels θ zwischen der Tinte und dem Tintenabsorptionsmaterial bedeutet dies eine Erhöhung der Benetzbarkeit der Tinte in dem Absorptionsmaterial. Um dieses zu erreichen, wird ein oberflächenaktives Mittel verwendet.
Im Falle des Beispiels 5 ist die Oberflächenspannung der Tinte wegen der Hinzugabe des oberflächenaktiven Mittels gering (30 dyn/cm²), aber die Benetzbarkeit zwischen dem Absorptionsmaterial und der Tinte ist verbessert. Dadurch ist es noch effektiver, die Benetzbarkeit der Tinte später zu verbessern, als die Oberflächenspannung zu erhöhen, um die Permeabilität zu verbessern.
Zum Zwecke eines Vergleiches der Tintenpermeabilität wird das komprimierte Absorptionsmaterial (Polyurethanschaummaterial) in die Tinte des Vergleichsbeispiels 3 und in die Tinte des Beispiels 5 getaucht, und die Höhe der absorbierten Tinte wurde gemessen. Die Tinte des Vergleichsbeispiels 3 wurde kaum absorbiert (einige mm), wohingegen die Tinte des Beispiels 5 bis zu der Höhe von nicht weniger als 2 cm absorbiert wurde. Es ist klar, dass die Tinte dadurch eine bessere Permeabilität aufweist, dass sie das oberflächenaktive Mittel enthält, wie dies bei dem Beispiel 5 der Fall ist, wobei die Tinte auch dann ausreichend absorbiert werden kann, wenn die Tinte aus der Tintenkammer aufgrund der Druckreduzierung oder des Temperaturanstieges überströmt.
Die vorzuziehenden durchdringenden Mittel beinhalten anionische oberflächenaktive Mittel wie zum Beispiel OT-Aerosole, Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumlaurylsulfat, höherwertige Alkohol-Ethylenoxid-Addukte, die durch eine allgemeine Formel [1] dargestellt werden, Alkylphenol-Ethylenoxid-Addukte, die durch eine allgemeine Formel [2] dargestellt werden, Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymer, das durch eine allgemeine Formel [3] dargestellt wird, und Acetylenglykolethylenoxid-Addukte, die durch eine allgemeine Formel [4] dargestellt werden.
Das anionische oberflächenaktive Mittel hat eine stärkere Schaumbildungstendenz, und es kann weniger stark verwischen, es hat eine schlechtere Farbeinheitlichkeit und Gleichmäßigkeit oder dergleichen als das nichtionische oberflächenaktive Mittel, wobei das folgende nichtionische oberflächenaktive Mittel verwendet wird, das durch die folgende Formel dargestellt wird.
Hierbei ist n vorzugsweise 6 bis 14, und R hat vorzugsweise 5 bis 26 Kohlenstoffatome in der Formel [1] und [2]; m + n ist vorzugsweise 6 bis 14 in den Formeln [3] und [4].
worin R Alkyl ist,
worin R Alkyl ist,
worin R Wasserstoff oder Alkyl ist,
worin m bzw. n ganze Zahlen sind.
Unter den nichtionischen oberflächenaktiven Mitteln aus Ethylenoxid sind Acetylenglykol-Ethylenoxid-Addukte unter dem Standpunkt einer Absorption in dem Tintenabsorptionsmaterial, der Bildqualität auf dem Aufzeichnungsmaterial und der gesamten Ausstoßfunktion vorzuziehen. Die hydrophile Eigenschaft und die Durchdringungseigenschaft kann dadurch gesteuert werden, dass die Anzahl m + n der hinzuzufügenden Ethylenoxide geändert wird. Falls sie kleiner als 6 ist, dann ist die Durchdringungseigenschaft gut, die Wasserlösungseigenschaft ist nicht gut, und daher ist die Lösbarkeit in Wasser nicht gut. Falls sie zu groß ist, dann ist die hydrophile Eigenschaft zu stark, und die Durchdringungseigenschaft ist zu schwach. Falls sie größer als 14 ist, dann ist die Durchdringungseigenschaft unzureichend, und die Ausstoßeigenschaft wird verschlechtert. Daher beträgt sie vorzugsweise 6 bis 14.
Die Menge des nichtionischen oberflächenaktiven Mittels ist vorzugsweise 0,1 bis 20 Gew.-%. Ist sie kleiner als 0,1 %, dann sind die Bildqualität und die Durchdringungseigenschaft nicht ausreichend. Falls sie größer als 20 % ist, dann wird keine Verbesserung erwartet, und die Kosten sind erhöht, und die Zuverlässigkeit ist verringert.
Eines oder mehrere der vorstehend beschriebenen oberflächenaktiven Mittel sind in einer Kombination verwendbar.
Die Tinte kann einen Farbstoff, ein schwach flüchtiges organisches Lösemittel wie zum Beispiel polyhydrische Alkohole zum Verhindern einer Verstopfung oder organische Lösemittel enthalten, wie zum Beispiel Alkohole, um die Blasenerzeugungsstabilität und die Fixiereigenschaft auf dem Aufzeichnungsmaterial zu verbessern.
Die wasserlöslichen organischen Lösemittel, die die Tinte des Ausführungsbeispiels bilden, können Polyalkylenglykole wie zum Beispiel Polyethylenglykol und Polypropylenglykol, Alkylenglykole mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen wie zum Beispiel Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, 1,2,6-Hexanetriol, Hexylenglykol und Diethylenglykol; Glycerin; niedriger Alkylether aus polyhydrischen Alkoholen wie zum Beispiel Ethylenglykolmethylether, Diethylenglykolmethyl (oder ethyl)-ether und Triethylenglykolmonomethyl (oder ethyl)-ether; Alkohole, wie zum Beispiel Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sek-Butylalkohol, t-Butylalkohol, Isobutylalkohol, Benzylalkohol und Cyclohexanol; Amide wie zum Beispiel Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone und Ketonalkohole wie zum Beispiel Aceton und Diacetonalkohol; Ether wie zum Beispiel Tetrahydrofuran und Dioxan; und stickstoffhaltige Ringe wie zum Beispiel N-Methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon enthalten.
Das wasserlösliche organische Lösemittel kann hinzugefügt werden, ohne dass sich die Bildqualität oder die Ausstoßzuverlässigkeit verschlechtert. Vorzugsweise ist ein polyhydrisches Alkohol oder Alkylether aus polyhydrischem Alkohol. Der Gehalt davon ist vorzugsweise 1 bis 3 Gew.-%. Außerdem ist der Gehalt des reinen Wassers 50 bis 90 Gew.-%.
Die Farbstoff, die bei der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, beinhalten direkte Farbstoffe, saure Farbstoffe, reaktive Farbstoffe, dispersive Farbstoffe, fette Farbstoffe oder dergleichen. Der Gehalt des Farbstoffes wird in Abhängigkeit von den Arten der flüssigen Komponenten und der geforderten Eigenschaften der Tinte, des Ausstoßvolumens des Aufzeichnungskopfes oder dergleichen bestimmt. Jedoch beträgt er 0,5 bis 15 Gew.-%, und vorzugsweise 1 bis 7 Gew.-%.
Durch die Hinzugabe von Thiodiglykol oder Harnstoff (oder deren Derivate) in die Tinte wird die Ausstoßeigenschaft und die Eigenschaft zum Verhindern einer Verstopfung (Verfestigung) merklich verbessert. Dies wird dadurch angenommen, dass die Löslichkeit des Farbstoffes in der Tinte verbessert wird. Der Gehalt von Thiodiglykol oder Harnstoff (oder deren Derivaten) ist vorzugsweise 1 bis 3 % und er kann je nach Wunsch hinzugefügt werden.
Die Hauptbestandteile der Tinte sind vorstehend beschrieben. Andere Additive können eingefügt werden, sofern die Ziele der Erfindung erreichbar sind. Die Additive beinhalten Viskosität einstellende Mittel wie zum Beispiel Polyvinylalkohol, Cellulosen und wasserlösliche Kunstharze; pH-Steuermittel wie zum Beispiel Diethanolamin, Triethanolamin und Pufferlösungen; Fungizide usw. Zu der Tinte der elektrisch aufladbaren Art, die beim Tintenstrahlaufzeichnen verwendet wird, bei der die Tintentropfen geladen werden, wird ein Widerstand einstellendes Mittel hinzugefügt, wie zum Beispiel Lithiumchlorid, Ammoniumchlorid und Natriumchlorid.
Ein Vergleichsbeispiel wird beschrieben.
Vergleichsbeispiel 4
Wenn in diesem Fall die Tinte aus dem Tintenbehälter zu der Absorptionsmaterialbehälterkammer aufgrund der Ausdehnung der Luft in dem Tintenbehälter aufgrund der Druckreduzierung der Atmosphäre oder des Temperaturanstiegs überströmt, dann tritt jenes Problem auf, dass die Tinte durch das Entlüftungsloch oder durch den Tintenzuführungsabschnitt mittels des Zwischenraumes zwischen der Behälterwand und dem Absorptionsmaterial leckt.
Es wurde eine Tinte für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät vorgeschlagen, die ein oberflächenaktives Mittel enthält. Eine derartige Tinte ist dahingehend vorteilhaft, dass die Fixiergeschwindigkeit für ein Kopierblatt, ein Verbundblatt oder ein anderes ebenes Papierblatt sehr schnell ist, und dass sie eine unkorrekte Farbmischung (Verwischen oder dergleichen) aufweist, auch wenn Bereiche mit unterschiedlichen aufgezeichneten Farben in Kontakt sind, und daher kann eine einheitliche Farbgebung erreicht werden. Das Folgende sind Beispiele von einer derartigen Tinte.
Vergleichsbeispiel 6
Wenn diese Tinte verwendet wird, dann wird sie durch das Absorptionsmaterial in der Absorptionsmaterialkammer absorbiert, und sie leckt auch dann nicht, wenn die Tinte aus der Tintenkammer in die Absorptionsmaterialkammer aufgrund der Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer aufgrund der Druckreduzierung der Atmosphäre oder des Temperaturanstiegs überströmt.
Wie dies bereits beschrieben ist, ist ein Tintenbehälter vorgesehen, der eine Tintenzuführungskammer, die ein Tintenabsorptionsmaterial mit einer eingestellten Kapillarkraft enthält, und eine oder mehrere Tintenkammern aufweist, wobei die Tinte ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel enthält, wodurch die Tinte auch dann nicht leckt, wenn eine Änderung des Umgebungszustandes auftritt, und zwar während des Aufzeichnungsbetriebes oder dann, wenn der Aufzeichnungsbetrieb nicht durchgeführt wird, und daher ist der Tintennutzwirkungsgrad hoch.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele 1 bis 5 und die Beispiele 1 bis 6 sind jeweils vorteilhaft, jedoch ist die Kombination von ihnen noch vorteilhafter.
Die vorliegende Erfindung ist bei irgendeinem Tintenstrahlgerät verwendbar, wie zum Beispiel jene, die einen elektromechanischen Wandler wie zum Beispiel ein piezoelektrisches Element verwenden, aber sie ist insbesondere bei einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf und bei einem Aufzeichnungsgerät in geeigneter Weise verwendbar, bei denen thermische Energie durch elektrothermische Wandler, einen Laserstrahl oder dergleichen genutzt wird, um eine Zustandsänderung der Tinte zum Ausstoßen oder Auslassen der Tinte zu bewirken. Dies ist dadurch begründet, dass die Bildelemente mit hoher Dichte und hoher Auflösung der Aufzeichnung möglich sind.
Der übliche Aufbau und das übliche Arbeitsprinzip sind vorzugsweise jene, die in den Patenten US 4 723 129 und US 4 740 796 offenbart sind. Das Prinzip und der Aufbau sind auf das sogenannte Aufzeichnungssystem der nach Bedarf-Bauart und auf ein Aufzeichnungssystem der kontinuierlichen Bauart anwendbar. Insbesondere ist es jedoch für die nach Bedarf-Bauart geeignet, da das Prinzip derart ist, dass zumindest ein Antriebssignal auf die elektrothermischen Wandler aufgebracht wird, die in einem flüssigkeitshaltigen (tintehaltigen) Blatt oder einem Flüssigkeitskanal angeordnet sind, wobei das Antriebssignal ausreicht, um einen derart schnellen Temperaturanstieg jenseits eines Verlassens von dem Kernsiedepunkt zu bewirken, wodurch die thermische Energie durch den elektrothermischen Wandler bereitgestellt wird, um das Filmsieden an dem Heizabschnitt des Aufzeichnungskopfes zu erzeugen, durch eine Blase in der Flüssigkeit (Tinte) entsprechend dem Antriebssignal erzeugt werden kann.
Durch die Erzeugung, die Entwicklung und das Zusammenfallen der Blase wird die Flüssigkeit (Tinte) durch einen Ausstoßauslass ausgestoßen, um zumindest einen Tropfen zu erzeugen. Das Antriebssignal ist vorzugsweise in der Form eines Pulses, da die Entwicklung und das Zusammenfallen der Blase unmittelbar bewirkt werden können, und daher wird die Flüssigkeit (Tinte) mit einem schnelleren Ansprechverhalten ausgestoßen. Das Antriebssignal in der Form des Pulses ist vorzugsweise so, wie es in den Patenten US 4 463 359 und US 4 345 262 offenbart ist. Zusätzlich ist die Temperaturanstiegsrate der Heizfläche vorzugsweise derart, wie es in dem Patent US 4 313 124 offenbart ist.
Der Aufbau des Aufzeichnungskopfes kann so sein, wie er in den Patenten US 4 558 333 und US 4 459 600 gezeigt ist, wobei der Heizabschnitt an einem gekrümmten Abschnitt angeordnet ist, und außerdem so wie der Aufbau der Kombination des Ausstoßauslasses, des Flüssigkeitskanals und des elektrothermischen Wandlers, wie dies bei den vorstehend beschriebenen Patenten offenbart ist.
Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung auf den Aufbau anwendbar, der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-123670/1984 offenbart ist, wobei ein gemeinsamer Schlitz als der Ausstoßauslass für mehrere elektrothermische Wandler verwendet wird, und auf den Aufbau, der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-138461/1984 offenbart ist, wobei eine Öffnung zum Absorbieren einer Druckwelle der thermischen Energie entsprechend dem Ausstoßabschnitt ausgebildet ist. Dies ist dadurch begründet, dass die vorliegende Erfindung zum Durchführen des Aufzeichnungsbetriebes mit einer Sicherheit und einem hohen Wirkungsgrad ungeachtet der Bauart des Aufzeichnungskopfes wirksam ist.
Die vorliegende Erfindung ist in wirksamer Weise auf einen Aufzeichnungskopf der sogenannten Vollzeilenbauart anwendbar, der eine Länge entsprechend der maximalen Aufzeichnungsbreite aufweist. Ein derartiger Aufzeichnungskopf kann einen einzigen Aufzeichnungskopf und mehrere Aufzeichnungsköpfe aufweisen, die so kombiniert werden, dass die maximale Breite abgedeckt wird.
Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung auf einen Aufzeichnungskopf der seriellen Bauart anwendbar, bei dem der Aufzeichnungskopf an der Hauptbaugruppe befestigt ist, auf einen Aufzeichnungskopf der austauschbaren Chipbauart, der mit dem Hauptgerät elektrisch verbunden ist und dem Tinte zugefügt werden kann, wenn er an der Hauptbaugruppe angebracht ist, oder auf einen Aufzeichnungskopf der Kartuschenbauart mit einem einstückigen Tintenbehälter.
Das Vorsehen der Wiederherstellungseinrichtung und/oder der Hilfseinrichtung für einen vorangehenden Betrieb sind vorzuziehen, da diese die Wirkungen der vorliegenden Erfindung weiter stabilisieren können. Hinsichtlich derartiger Einrichtungen gibt es eine Abdeckungseinrichtung für den Aufzeichnungskopf, eine Reinigungseinrichtung für diesen, eine Druck- oder Saugeinrichtung, eine vorangehende Heizeinrichtung, die der elektrothermische Wandler sein kann, ein zusätzliches Heizelement oder eine Kombination davon. Außerdem kann eine Einrichtung zum Bewirken eines Vorausstoßvorganges (nicht für den Aufzeichnungsbetrieb) den Aufzeichnungsbetrieb stabilisieren.
Hinsichtlich der Änderung des anbringbaren Aufzeichnungskopfes kann er ein einziger Aufzeichnungskopf entsprechend einer einzigen Farbtinte sein, oder er kann aus mehreren Aufzeichnungsköpfen entsprechend den vielen Tintenmaterialien mit unterschiedlichen Aufzeichnungsfarben oder -dichten sein. Die vorliegende Erfindung ist in wirksamer Weise auf ein Gerät anwendbar, das zumindest einen einfarbigen Modus hauptsächlich mit schwarz, einen mehrfarbigen Modus mit unterschiedlichen Farbtintenmaterialien und/oder einen Vollfarbenmodus unter Verwendung des Gemisches der Farben aufweist, das eine einstückig ausgebildete Aufzeichnungseinheit oder eine Kombination von mehreren Aufzeichnungsköpfen sein kann.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die Tinte flüssig. Sie kann jedoch ein Tintenmaterial sein, das sich unter der Raumtemperatur verfestigt, das sich aber bei der Raumtemperatur verflüssigt. Da die Tinte innerhalb der Temperatur von nicht weniger als 30°C und von nicht mehr als 70°C zum Stabilisieren der Viskosität der Tinte gesteuert wird, um das stabilisierte Ausstoßen bei einem üblichen Aufzeichnungsgerät dieser Bauart vorzusehen, kann die Tinte derart sein, dass sie innerhalb des Temperaturbereiches flüssig ist, wenn das Aufzeichnungssignal der vorliegenden Erfindung auf andere Tintenarten anwendbar ist. Bei einer von diesen wird der Temperaturanstieg aufgrund der thermischen Energie dadurch zwangsweise verhindert, dass sie für die Zustandsänderung der Tinte aus dem festen Zustand zu dem flüssigen Zustand verbraucht wird. Ein anderes Tintenmaterial wird dann verfestigt, wenn es belassen wird, um die Verdampfung der Tinte zu verhindern. In jedem dieser Fälle wird bei der Aufbringung des Aufzeichnungssignals, das die thermische Energie erzeugt, die Tinte verflüssigt, und die verflüssigte Tinte kann ausgestoßen werden. Ein anderes Tintenmaterial kann die Verfestigung dann starten, wenn es das Aufzeichnungsmaterial erreicht. Die vorliegende Erfindung ist außerdem auf ein derartiges Tintenmaterial anwendbar, das sich durch die Aufbringung der thermischen Energie verflüssigt. Ein derartiges Tintenmaterial kann als eine Flüssigkeit oder als ein festes Material in Durchgangslöcher oder Aussparungen zurückgehalten werden, die in einem porösen Blatt ausgebildet sind, wie dies in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-56847/1979 und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP-71260/1985 offenbart ist. Dieses Blatt ist den elektrothermischen Wandlern zugewandt. Am wirksamsten für die vorstehend beschriebenen Tintenmaterialien ist das Filmsiedesystem.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät kann als ein Abgabeendgerät eines Informationsverarbeitungsgerätes wie zum Beispiel ein Computer oder dergleichen, als ein Kopierer, der mit einer Bildlesevorrichtung oder dergleichen kombiniert ist, oder als ein Faxgerät verwendet werden, das eine Informationssende- und Aufnahmefunktion aufweist.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die hierbei offenbarten Aufbauten beschrieben ist, so ist sie nicht durch die dargelegten Einzelheiten beschränkt, und diese Anmeldung soll derartige Abwandlungen oder Änderungen abdecken, die innerhalb des Umfanges der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

Austauschbare Tintenkartusche für einen Blasenstrahldrucker mit einem Träger zum Aufnehmen der austauschbaren Kartusche und zum Stützen derselben während des Blasenstrahldruckens, wobei die austauschbare Kartusche folgendes aufweist: einen Behälter, der durch eine vordere, eine hintere, eine obere, eine untere und seitliche Wände ausgebildet ist; wobei der Behälter im Inneren in eine erste Kammer (4) und eine zweite Kammer (6) geteilt ist; wobei die erste Kammer (4) und die zweite Kammer (6) eine gemeinsame Trennwand (5) aufweisen, die sich senkrecht nach unten zu der unteren Wand (11) so erstreckt, dass eine Öffnung (8) zwischen der ersten Kammer und der zweiten Kammer vorgesehen ist, die durch die Trennwand in der Nähe der unteren Wand ausgebildet ist; wobei die zweite Kammer (6) im Allgemeinen von der Umgebungsluft außer durch die Öffnung (8) abgedichtet ist; wobei die erste Kammer (4) ein Lüftungsloch (13) zum Einlassen von Umgebungsluft in die erste Kammer aufweist; wobei die zweite Kammer (6) ein Reservoir von flüssiger Tinte enthält; wobei die erste Kammer (4) einen Tintenzuführungsauslass (7) aufweist; wobei die erste Kammer (4) ein schwammartiges Material (3) zum Zurückhalten von Tinte enthält; wobei sich zumindest eine Nut in der Trennwand an der Seite der ersten Kammer von der Öffnung erstreckt und an einem Punkt teilweise über der Trennwand endet, so dass ein Luftströmungskanal (A83; A201) von der ersten Kammer zu der zweiten Kammer ausgebildet ist; wobei das schwammartige Material (3) in der ersten Kammer (4) angeordnet ist, um eine Luftströmung von dem Lüftungsloch (13) zu der Nut zuzulassen, wenn das Niveau der zurückgehaltenen Tinte in dem schwammartigen Material in der Nähe jenes Punktes ist, bei dem die Nut teilweise über der Trennwand endet, wodurch eine Einführung von Luft in die zweite Kammer (6) und eine Strömung der flüssigen Tinte zu dem Tintenzuführungsauslass (7) durch die Öffnung (8) zugelassen werden; und wobei der Behälter abnehmbar an den Blasenstrahldruckerträger anbringbar ist, wobei die untere Wand (11) nach unten gewandt ist.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß Anspruch 1, wobei die Nut durch Vorsprünge (81; 91) ausgebildet ist, die sich entlang einer Fläche der Trennwand erstrecken.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß Anspruch 1, wobei die Nut durch einen Kanal in einer Fläche der Trennwand ausgebildet ist.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß Anspruch 1, wobei die Nut (100; 1031) durch einen ausgesparten Abschnitt der Trennwand ausgebildet ist.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß Anspruch 1, wobei die Nut so angeordnet ist, dass Umgebungsluft eingeführt wird, um einen Unterdruck in der zweiten Kammer (6) zu reduzieren.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das schwammartige Material (3) ein tintenabsorbierendes Material ist.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß Anspruch 6, wobei das schwammartige Material (3) ein geschäumtes Material ist.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß Anspruch 7, wobei das geschäumte Material in der ersten Kammer (4) so komprimiert wird, dass ein sich ändernder Unterdruck von der Öffnung (8) zu dem Tintenzuführungsauslass (7) erzeugt wird.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß Anspruch 6, wobei das schwammartige Material (3) eine vorbestimmte Porengröße zum Steuern der Zufuhr der flüssigen Tinte aus dem Tintenreservoir zu dem Tintenzuführungsauslass(7) aufweist.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die flüssige Tinte Wasser, ein Farbmaterial und ein wasserlösliches organisches Lösemittel aufweist, und wobei sie eine Oberflächenspannung von 20 dyne/cm bis 55 dyne/cm aufweist.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß Anspruch 10, wobei die flüssige Tinte zumindest einen nichtionischen oberflächenaktiven Stoff enthält.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Behälter aus einem Material besteht, durch das sein Inneres sichtbar ist.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das schwammartige Material (3) nicht durch Wärme geschrumpft ist und in der ersten Kammer (4) komprimiert ist.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das schwammartige Material (3) ein durch Wärme geschrumpfter Schwamm ist.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich ein Pfad, der das Lüftungsloch (13) mit dem Punkt verbindet, quer zu dem schwammartigen Material (3) erstreckt.
Austauschbare Tintenkartusche gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Vielzahl derartiger Lufteinführungspfade vorgesehen ist.