DE29924902U1 - Tintenzuführeinheit - Google Patents
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Abstract
Tintenzuführeinheit
(3, 90), bei welcher ein Differentialdruckventil mit einer Schraubenfeder (51,
103) sowie einer beweglichen Membran (53), die mittels dieser Schraubenfeder
(51, 103) einen Ventilsitz (57c) elastisch kontaktieren kann, in
einem Behälter
untergebracht ist, der eine Tintenspeicherkammer (36, 92) hat, die mit
einer an einen Tintenstrahldruckkopf (4) anschließbaren Tintenzuführöffnung (23)
kommuniziert, wobei sich die bewegliche Membran (53) zwischen dem
Ventilsitz (57c) und der Schraubenfeder (51, 103) befindet, vertikal
angeordnet ist, wenn die Tintenzuführeinheit (3, 90) an einem Schlitten
(1) angebracht ist, und parallel zu einer Ebene senkrecht zu einer
Richtung angeordnet ist, in der sich der Schlitten (1) bewegt.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, die aus einem Schlitten, der in Richtung der Breite eines Aufzeichnungsmediums hin und her beweglich ist, einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der an dem Schlitten vorgesehen ist, sowie Tintenzuführmitteln besteht, die an dem Schlitten angebracht sind, um dem Aufzeichnungskopf Tinte zuzuführen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Technik zum Zuführen von Tinte, während ein Unterdruck aufrechterhalten wird, der auf den Druckkopf oder Aufzeichnungskopf aufgebracht wird.
- Stand der Technik
- Eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, die zum Bedrucken einer großen Anzahl von Seiten verwendet wird, ist, wie dies in der japanischen veröffentlichten geprüften Patentanmeldung Nr. Hei4-43785 beispielsweise offenbart ist, so angeordnet, dass einen Tintentank, beispielsweise eine Kassette, in dem Körper montiert ist, und verbunden ist mit einer Tintenzuführeinheit, die an einem Schlitten angebracht ist, über eine Tintenzuführleitung zum Zuführen von Tinte, die zu verbrauchen ist zum Bedrucken, zu einem Aufzeichnungskopf über diese Tintenzuführeinheit.
- Diese Anordnung macht es möglich, eine Veränderung des Tintendrucks signifikant zu eliminieren, welche mit der Ausdehnung oder dem Biegen einer Leitung während der Bewegung des Schlittens einhergeht, um so den Druck aufrecht zu erhalten.
- Um die Farbdruckqualität zu verbessern, ist eine Aufzeichnungseinrichtung erhältlich, die für dieselbe Farbe verschiedene Arten von Tinte verwendet, d.h. Tinte mit unterschiedlicher optischer Dichte. In einer solchen Aufzeichnungseinrichtung steigt die Anzahl von Tintenleitungen, wenn die Anzahl der verschiedenen Arten von Tinten sich vergrößert. Da jede Tintenleitung geführt werden muss, um der Bewegung des Schlittens zu folgen, ist eine Struktur zum Verdrahten jeder Leitung kompliziert oder eingeschränkt. Die Elastizität und Steifigkeit der Leitung beeinflusst außerdem die Bewegung des Schlittens, was ein Drucken bei hoher Geschwindigkeit behindert.
- Um ein solches Problem zu lösen, ist, wie offenbart in der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. Hei10-244685, eine Aufzeichnungsvorrichtung vorgeschlagen worden, die eine an einem Schlitten angebrachte Tintenzuführeinheit zum Zuführen von Tinte zu einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf beinhaltet, eine auf der Seite des Körpers montierte Tintenpatrone sowie eine Tintennachfülleinheit, die mittels einer Zuleitung angeschlossen ist und lösbar mit der Tintenzuführeinheit im Eingriff ist.
- Mit dieser Anordnung wird der Schlitten während des Druckens in einem Zustand bewegt, in dem die Tintenzuführeinheit von der Zuleitung, wie beispielsweise einer Leitung, gelöst ist, und die Tintenzuführeinheit wird nur dann an die Zuleitung angeschlossen, wenn die Tintenzuführeinheit mit Tinte nachgefüllt werden soll. Die Leitung, die die Zuleitung bildet, braucht daher der Bewegung des Schlittens nicht zu folgen, und die Verdrahtung kann vereinfacht werden. Der Schlitten kann bei hoher Geschwindigkeit bewegt werden, weil die Leitung nicht ausgedehnt oder zusammengeschoben wird, während sie der Bewegung des Schlittens folgt, und so kann ein Drucken bei hoher Geschwindigkeit realisiert werden.
- Da die Zuführung von Tinte von der an der Seite des Körpers montierten Tintenpatrone hin zu der Tintenzuführeinheit von einem geringen Unterdruck abhängt, der durch die Expansionskraft eines elastischen Elements erzeugt wird, das zuvor in der Tintenzuführeinheit montiert worden ist, leidet die Aufzeichnungsvorrichtung unter einem Problem, dass der Unterdruck abnimmt und so die gefüllte Menge der Tinte reduziert und einen verlängerten Zeitraum für die Befüllung mit Tinte verbraucht, da sich Luft in der Tintenzuführeinheit ansammelt, wenn das Befüllen mit Tinte oft wiederholt wird.
- Um dieses Problem zu lösen, ist gemäß der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Hei 8-174860 eine Aufzeichnungsvorrichtung vorgeschlagen worden, in welcher ein Differentialdruckventilmechanismus zwischen der Seite der Tintenzuführeinheit, auf der sich die Tintenspeicherkammer befindet, und dem Aufzeichnungskopf vorgesehen ist, welcher Mechanismus eine Membran hat, die abhängig von dem Differentialdruck der Tinte geöffnet oder geschlossen wird.
- Durch diese Anordnung wird es möglich, Tinte zu dem Aufzeichnungskopf zu führen, während der Unterdruck beibehalten wird, aber es besteht immer noch das Problem, dass, da die Membran auch fluktuiert, wenn Tinte fluktuiert aufgrund der Bewegung des Schlittens, die dem Aufzeichnungskopf zuzuführende Tinte nur schwierig den darin vorherrschenden Unterdruck genau beibehalten kann.
- Da die Membran so vorgesehen ist, dass sie sich horizontal erstreckt, ist außerdem ein gesteigerter Flächenbereich der Membran und so auch ein größerer Einbauraum dafür erforderlich, um Ventilmittel zu öffnen oder zu schließen mit einem kleinen Unterschied des Unterdrucks, der bei dem Aufzeichnungskopf beizubehalten ist. Demzufolge ist der Schlitten der Aufzeichnungsvorrichtung, die mehrere Arten von Tinte für den Druck verwendet, recht groß.
- EP-A-0 794 059 offenbart eine Tintenzuführeinheit in Form eines Reglermoduls mit zwei separaten Tintensammelkammern. Ein Membran basierter Rückdruckreglermechanismus ist in der reglerseitigen Tintensammelkammer angebracht. Eine Torsionsfeder ist als Vorspannmechanismus vorgesehen.
- EP-A-0 760 288 offenbart ebenfalls eine Torsionsfeder. Kräfte werden ausgeglichen in dieser federbelasteten Reglerausführungsform, welche eine Membran und die besagte Torsionsfeder verwendet. Die Torsionsfeder ist so ausgestaltet, dass sie der Kraft der Membran entgegenwirkt, um eine Gleichgewicht zu erzielen, welches einen geeigneten vorbestimmten Rückdruck schafft.
- OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
- Eine Tintenzuführeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ist wie im Anspruch 1 beschriebenen angeordnet.
- Gemäß dieser Anordnung wird, da ein Differentialdruck auf einer Druckaufnahmefläche mittels der Schraubenfeder eingestellt wird, die Fluktuation von Tinte, verursacht durch die Bewegung eines Schlittens, mittels der Schraubenfeder aufgenommen, wodurch ein Unterdruck fein und auf geeignete Art und Weise aufrecht erhalten werden kann.
- Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Tintenzuführeinheit zu schaffen, die dazu geeignet ist, welche einen Unterdruck mit hoher Präzision fein aufrecht erhalten kann und Tinte stabil zu einem Aufzeichnungskopf leiten kann.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt eine Ausführungsform einer Tintenstrahlaufzeichnungseinrichtung mit dem Umriss ihres Tintenzuführmechanismus. -
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform einer Tintenzuführeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, welche für diese Vorrichtung verwendet wird. -
3(a) und3(b) zeigen einen Zustand, in welchem Filme zum Verschließen der Oberfläche und der rückwärtigen Fläche gelöst sind, bzw. einen Zustand, in welchem die Filme zum Verschließen weggelassen sind, in der einen Ausführungsform der Tintenzuführeinheit. -
4 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des Querschnitts entlang einer Linie A-A in2 zeigt. -
5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Differentialdruckventilmechanismus zeigt, der in die Tintenzuführeinheit eingebaut ist. -
6(a) und6(b) sind Schnittansichten, die den Differentialdruckventilmechanismus der Tintenzuführeinheit zeigen, wobei der Mechanismus vergrößert dargestellt ist,6(a) zeigt einen Zustand, in welchem das Ventil geschlossen ist, und6(b) zeigt einen Zustand, in welchem das Ventil geöffnet ist. -
7(a) bis7(e) sind Schnittansichten, die andere Ausführungsformen des Membranventils zeigen, welches den Differentialdruckventilmechanismus bildet. -
8 sind Schnittansichten, die andere Ausführungsformen des Differentialdruckventilmechanismus zeigen, wobei der Mechanismus vergrößert dargestellt ist,8(a) zeigt einen Zustand, in welchem das Ventil geschlossen ist,8(b) zeigt einen Zustand, in welchem das Ventil offen ist, und8(c) ist eine Schnittansicht, die die andere Ausführungsform des Ventils zeigt. -
9 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des oben genannten Ventils. -
10 zeigt eine Beziehung zwischen einem Filter und einem Durchgang oder Kanal in einem Fall, in welchem die Anbringposition des Filters aus der Ausführungsform in8 in einem Zustand verändert ist, in welchem das Ventil offen ist. -
11(a) und11(b) zeigen jeweilige Seiten der Tintenzuführeinheit, um eine Nut und eine Durchgangsöffnung zu zeigen, welche den Kanal bildet. -
12 ist eine Schnittansicht, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. -
13 ist eine Schnittansicht, die den Differentialdruckventilmechanismus vergrößert darstellt. -
14(a) bis14(c) zeigen den Vorgang des Anschließens in einem Verfahren zum Montieren eines Haupttanks in der Tintenzuführeinheit. -
15(a) bis15(c) zeigen einen Zustand, in welchem Tinte aus dem Haupttank nachgefüllt wird, im Zusammenhang mit dem Tintenverbrauch durch einen Aufzeichnungskopf. -
16(a) bis16(e) zeigen andere Ausführungsformen des Haupttanks. -
17 bis19 zeigen andere Ausführungsformen des Haupttanks gemäß der vorliegenden Erfindung, und die17(a) und17(b) , die18(a) und18(b) und19(a) und19(b) zeigen einen Zustand, bevor der Haupttank in der Tintenzuführeinheit montiert ist bzw. einen Zustand, in welchem er montiert ist. -
20 erläutert das Nachfüllen der Tintenzuführeinheit in der in1 gezeigten Aufzeichnungsvorrichtung sowie den Vorgang des Wiederherstellens des Tintenausstoßes des Aufzeichnungskopfs. - BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung wird nun genau mit Bezug auf die dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
-
1 zeigt eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung. Ein Schlitten1 ist geführt mittels eines Führungselements2 und kann durch nicht dargestellte Antriebsmittel hin und her bewegt werden. Eine Vielzahl von Tintenzuführeinheiten3 (in dieser Ausführungsform vier Tintenzuführeinheiten), die jede gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, sind an dem oberen Teil des Schlittens1 angebracht, und ein Druckkopf4 ist an der unteren Oberfläche des Schlittens1 vorgesehen. Ein Patronenhalter6 zum Aufnehmen einer Tintenpatrone5 ist auf jeder der Seiten eines Flächenbereichs vorgesehen, wo der Schlitten1 bewegt wird (nur eine Seite ist in1 dargestellt). Eine Tintenergänzungseinheit7 ist oberhalb eines Nichtdruckbereichs in dem Bereich vorgesehen, wo der Schlitten1 bewegt wird. - Die Tintenergänzungseinheit
7 ist an die Tintenpatronen5 über Leitungen8 angeschlossen und so ausgestaltet, dass sie Tinteneinlässe9 der Tintenzuführeinheiten3 verbindet, um Tinte bis zu einer erforderlichen Höhe einzuspritzen, wenn der Schlitten1 zu einem Tintenergänzungsbereich oder Tintennachfüllbereich bewegt wird. Eine Bezugsziffer10 bezeichnet eine Pumpeneinheit, d.h. eine Tinteneinspritzdruckquelle, verbunden mit der Tintennachfülleinheit7 über eine Leitung11 . -
2 zeigt eine Ausführungsform der Tintenzuführeinheit3 . Die Tintenzuführeinheit3 hat die Form eines flachen Containers, an dessen oberer Fläche21 der Tinteneinlass9 ausgeformt ist, der mit einer Tintenspeicherkammer kommuniziert, sowie eine Luftöffnung21 . Eine Tintenzuführöffnung23 , die mit dem Aufzeichnungskopf4 verbunden ist, ist in einem unteren Flächenbereich an der unteren Oberfläche22 in dieser Ausführungsform ausgebildet. Ein Fenster ist in einem Bereich der Seite24 des Behälters oder Containers ausgeformt, hinweisend zu der Tintenspeicher36 , und ist mittels eines Films31 verschlossen. Der Film31 ist verformbar mit dem Druck der Tinte und besteht aus einem laminierten Film, in welchem eine metallische Lage mit einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit und einer extrem geringen Gasdurchlässigkeit auf einen Hochpolymerfilm laminiert ist, einen Hochpolymerfilm mit einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit und einer extrem geringen Gasdurchlässigkeit, oder ähnliches. - Mit Bezug auf die
3 wird nun der genaue Aufbau der Tintenzuführeinheit3 weiter beschrieben. Der Container, der die Tintenzuführeinheit3 bildet, hat grob gesagt eine Rahmenstruktur, die erhalten wird durch Ausformen eines Plastikmaterials, etc., und geöffnete Seiten eines Gehäuses30 sind jeweils verschlossen mittels Filmen31 und32 , die jeweils aus einem laminierten Film gemacht sind, in welchem eine metallische Lage mit einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit und einer extrem Gasdurchlässigkeit laminiert ist auf einen Hochpolymerfilm, einen Hochpolymerfilm mit einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit und extrem geringen Gasdurchlässigkeit, oder ähnliches. - Das Gehäuse
30 ist vertikal mittels einer Wand33 geteilt und seitlich mit einer Wand34 , wie in4 dargestellt, so dass schmale Nuten35 und35' für die Kommunikation mit der Luft in der oberen Wand33 vorgesehen sind, und der untere Teil ist in die Tintenspeicherkammer36 und eine Ventilkammer37 aufgeteilt. Ein dicker Teil30b , der von der Seite hin zum Boden sich erstreckt, ist auf einer Seite30a der Ventilkammer37 des Gehäuses30 ausgeformt, um einen Tintenzuführkanal38 in Form einer Nut zu definieren, welche ein oberes Ende38a hat, das mit dem Tinteneinlass9 in Verbindung steht, und ein unteres Ende38b beabstandet von einer Tinteneinflussöffnung39 der Wand34 über einen Zwischenraum G. Die Nut ist versetzt in Richtung der Dicke des Gehäuses30 . - Indem das untere Ende des Tintenzuführkanals
38 in der Nähe der Tinteneinflussöffnung39 auf diese Art und Weise vorgesehen ist, kann stark entgaste Tinte, die von der Tintenpatrone5 her eingespritzt wird, zu dem Aufzeichnungskopf4 über den Tintenzuführkanal38 strömen, der in dem unteren Teil vorgesehen ist, während ein Kontakt mit der Luft vermieden wird. - Dadurch, dass Tinte in den Druckkopf
4 hineinströmen kann, während ihr entgastes Verhältnis nicht abgesenkt ist, wie oben beschrieben, kann die stark entgaste Tinte dazu verwendet werden, den Druckkopf4 zu füllen und den Druckkopf4 zu reinigen. Daher können Luftbläschen, die in dem Druckkopf4 existieren, leicht in der Tinte gelöst werden und daraus ausgegeben werden. - Das obere Ende
38a des Tintenzuführkanals38 ist verbunden mit dem Tinteneinlass9 über eine Verbindungsöffnung9a , welche durch das Gehäuse30 hindurch ausgeformt ist. Die Luftöffnung21 ist verbunden mit einer Verbindungsöffnung42 an der unteren Oberfläche der Wand33 über eine Verbindungsöffnung21a , die durch das Gehäuse30 hindurch ausgeformt ist, die schmalen Nuten35 und35' an jeweiligen Oberflächen der Wand33 sowie Öffnungen40 und41 , die in Richtung der Dicke erstreckt sind, um diese schmalen Nuten35 und35' zu verbinden, und daher verbunden sind mit der Tintenspeicherkammer36 . Das heißt, ein Luftverbindungs-Fluidkanal ist definiert als Kapillare, die den Fluidwiderstand soweit wie möglich steigert mit Hilfe der Öffnungen40 und41 , die in Richtung der Dicke erstreckt sind und voneinander horizontal entlang der Wand33 beabstandet sind, und der schmalen Nuten35 und35' , deren Enden verbunden sind durch diese Öffnungen und die auf den jeweiligen Seiten der Wand33 vorgesehen sind. Das Innere der Tintenspeicherkammer36 ist in Verbindung mit der Luft über die Verbindungsöffnung42 , die schmale Nut35 , die Öffnung41 , die schmale Nut35' , die Öffnung40 und die Verbindungsöffnung21a , und zwar in dieser Reihenfolge. - Die Ventilkammer
37 ist aufgeteilt in zwei Flächenbereiche in Richtung der Dicke durch einen später noch beschriebenen Differentialdruckventilmechanismus50 . Eine Nut43 ist an einer Oberfläche einer Tinteneinflussseite ausgeformt, um einen vertikalen Tintenflusskanal zu definieren, der an seinem einen Ende mit der Tintenspeicherkammer36 über eine Tinteneinflussöffnung39 in Verbindung steht und an seinem anderen Ende mit dem Differentialdruckventilmechanismus50 . Eine Nut44 ist in einer Tintenausflussseite ausgeformt, um einen Tintenflusskanal zu definieren zum Verbinden des Differentialdruckventilmechanismus50 mit der Tintenzuführöffnung23 . Das vordere Ende der Nut44 ist in Verbindung mit der Tintenzuführöffnung23 über eine vertikale Durchgangsöffnung45 , die durch das Gehäuse30 hindurch ausgeformt ist. - Die
5 und6 zeigen eine Ausführungsform des oben erwähnten Differentialdruckventilmechanismus50 . Eine Ausnehmung47 zur Aufnahme einer Ventilanordnung mit einer Öffnung46 zum Aufnehmen einer Schraubenfeder51 ist in dem mittleren Bereich einer Seitenwand ausgeformt, welche eine Seite der Ventilkammer37 des Gehäuses30 verschließt, und die Schraubenfeder51 , ein Federhalter52 , ein Membranventil53 und ein Befestigungselement57 , das auch als Stützelement für einen Filter56 verwendet wird, sind darin auf laminierte Art und Weise eingepasst. Der Federhalter52 ist mit einer Federstützfläche52a versehen, um welche herum Führungsstücke52b mit das Entfernen verhindernden Klauen52d ausgebildet sind. Eine Tintenflussöffnung52c ist durch die Federlagerfläche52a hindurch ausgeformt. - Das Membranventil
53 , ausgestaltet als bewegliches Ventil, beinhaltet einen Membranteil54 aus einem flexiblen Material, der elastisch verformbar ist durch die Aufnahme eines Differentialdrucks, und einen dicken befestigten Teil55 , der den Außenumfang des Membranteils54 lagert, aus einem harten Material gemacht ist und zwischen dem Gehäuse30 und dem Fixierelement57 gehalten ist. Es wird bevorzugt, das Membranventil53 integral durch ein Zweikomponentenformen von Hochpolymermaterialien herzustellen. Im mittleren Bereich des Membranteils54 ist ein dicker Verschlussteil oder Dichtungsteil54b vorgesehen, der eine Tintenflussöffnung54a gegenüber der Tintenflussöffnung52c des Federhalters52 hat. - Das Fixierelement
57 ist mit einer Ausnehmung57a ausgebildet, um eine Filterkammer zu bilden. Ein Ventilsitz57c ist im mittleren Bereich einer Dichtungswand oder Verschlusswand57b der Ausnehmung57a ausgebildet, um in Kontakt mit der Tintenflussöffnung54a des Membranventils53 zu geraten. Der Ventilsitz57c ist in eine sphärische Gestalt geformt, um in Richtung des Membranventils53 hervorzustehen. Eine Durchgangsöffnung57d ist oberhalb des Ventilsitzes57c vorgesehen, durch welche hindurch Tinte einströmt. - In dieser Ausführungsform ist, wenn der Schlitten
1 in die Position der Tintennachfülleinheit7 bewegt wird und die Tintenzuführeinheit3 mit der Tintennachfülleinheit7 verbunden wird, der Tinteneinlass9 mit der Tintenpatrone5 über die Leitung8 verbunden, und die Luftöffnung21 ist mit der Pumpeneinheit verbunden, welche eine Tinteneinspritzdruckquelle ist, und zwar über die Leitung11 . - Wenn die Tintennachfülleinheit
7 in diesem Zustand betätigt wird, wird der Druck in der Tintenspeicherkammer36 abgesenkt, so dass Tinte in den Boden der Tintenspeicherkammer36 hinein über den Tintenzuführkanal38 strömt. - Wenn der Membranteil
54 des Membranventils53 mit der Feder51 gedrückt wird und elastisch mit dem Ventilsitz57c in Kontakt gebracht wird, wie in6(a) dargestellt, und zwar in einem Zustand, wo die Tintenspeicherkammer36 mit Tinte auf diese Art und Weise gefüllt ist, ist die Kommunikation zwischen der Tintenspeicherkammer36 und der Tintenzuführöffnung23 abgeschnitten. - Wenn ein Druckvorgang in diesem Zustand gestartet wird und Tinte von dem Druckkopf
9 verbraucht wird, wird der Druck in der Nut44 , die den Tintenkanal bildet, abgesenkt, um die dem Druckkopf9 zugeführte Tinte auf einem feststehenden Unterdruck zu halten. Wenn weiter Tinte verbraucht wird, steigt der Unterdruck an. Daher steigt auch der auf den Membranteil54 einwirkende Differentialdruck, wie in6(b) dargestellt, und der Membranteil54 zieht sich zurück gegen die Feder 51, um die Tintenflussöffnung54a von dem Ventilsitz57c zu trennen, und so einen Zwischenraum g zu bilden. - Dies ermöglicht es der Tinte in der Tintenspeicherkammer
36 , in die Ventilkammer37 hineinzuströmen, durch die Tintenflussöffnung54a des Membranteils54 hindurchzutreten, nachdem Luftbläschen und Schmutz daraus mittels des Filters56 entfernt worden sind, und dann in die Tintenzuführöffnung23 hinein zu strömen, und zwar entlang einer durch F dargestellten Stromlinie. Wenn Differentialdruck absinkt bis zu einem gewissen Grad auf diese Art und Weise, wird der Membranteil54 des Membranventils53 zurück zu dem Ventilsitz57c mittels der Feder51 gedrückt, um die Tintenflussöffnung54a zu schließen, wie in6a dargestellt. - Dieser Vorgang wird wiederholt, um Tinte dem Druckkopf zuzuführen, während ein konstanter Unterdruck beibehalten wird, das heißt, wenn der Unterdruck der Tintenzuführöffnung
23 ansteigt, zieht sich das Membranventil53 gegen die Schraubenfeder51 zurück, um die Tintenflussöffnung54a zu öffnen. - Gemäß dieser Ausführungsform wird, da die Umgebung des Außenumfangs der Tintenflussöffnung
54a des Membranventils53 positiv auf den Ventilsitz57c mittels der Schraubenfeder51 gedrückt wird, die Fluktuation des Membranventils53 , die mit der Bewegung des Schlittens einhergeht, verhindert, und der Zuführdruck von Tinte zu dem Druckkopf kann stabil auf einem vorbestimmten Unterdruck gehalten werden, verglichen mit einer herkömmlichen Tintenzuführeinheit, welche den Differentialdruck nur durch die Elastizität des Membranventils53 einstellt. - Die
7(a) bis7(e) zeigen andere Ausführungsformen des oben beschriebenen Membranventils53 . Der Membranteil54 besteht aus einem Material, das durch den Differentialdruck von Tinte ausgelenkt werden kann, beispielsweise aus einem weichen Polypropylen, so dass er versehen ist mit einer ringförmigen Lagerung54b in seinem Außenumfang und dem dicken Verschlussteil54b , der in seinem mittleren Bereich die Tintenflussöffnung54a hat. Der befestigte Teil55 besteht aus einem harten Material, beispielsweise hartem Polypropylen, und hat die Gestalt eines ringförmigen Elements, das auf den Außenumfang der Lagerung54c des Membranteils54 aufgepasst ist, um diesen zu lagern. - In
7(a) ist ein schmaler Teil54d , der den elastisch verformbaren Bereich des Membranteils54 bildet, verjüngt, um den Verschlussteil54b relativ zu einer Position zu versetzen, wo der schmale Teil54d und die Lagerung54c verbunden sind. - In
7(b) ist der schmale Teil54d so ausgestaltet, dass die Verbindung dieses Teils mit der Lagerung54c sowie der mittlere Bereich des schmalen Teils54d sich in der gleichen Ebene befinden, und der schmale Teil54d ist ungefähr in der Mitte der Lagerung54c (oder des befestigten Teils55 ) in Richtung der Dicke vorgesehen. Außerdem ist der befestigte Teil55 mit einer ringförmigen Ausnehmung55a versehen, die in einer Seite vorzusehen ist, wo der Verschlussteil54b in Kontakt mit dem Ventilsitz57c gerät und die sich annähernd bis zu dem Verbindungsbereich zwischen dem schmalen Teil54d und der Lagerung54c erstreckt, um so die elastische Verformung des Membranteils54 nicht zu behindern und die Lagerkraft oder Stützkraft beizubehalten. - In jeder der
7(c) bis7(e) ist ein ringförmiger gebogener Teil54e in dem Verbindungsbereich zwischen dem schmalen Teil54d und der Lagerung54c ausgebildet, um die Kraft der Beschränkung des schmalen Teils54d mittels der Lagerung54c zu lösen und eine Deformation zu absorbieren, die verursacht wird durch eine Schrumpfbeanspruchung im Zusammenhang mit dem Spritzgießen. - In
7(c) hat der gebogene Teil54e eine röhrenförmige Gestalt, und die Lagerungsseite des schmalen Teils54d und die Seite dieses Teils, wo sich die Tintenflussöffnung54a befindet, sind voneinander weg bewegt. - In
7(d) hat der gebogene Teil54e eine U-förmige Querschnittsgestalt, und die Lagerung54c und die Tintenflussöffnung54a befinden sich in der gleichen Ebene. - In
7(e) ist der Faltenbalgteil mit einem U-förmigen Querschnitt so ausgeformt, dass seine Lagerungsseite in Richtung der Seite bewegt ist, wo der Verschlussteil54(b) in Kontakt mit dem Ventilsitz gerät. -
8 zeigt eine andere Ausführungsform des Differentialdruckventilmechanismus. In dieser Ausführungsform drückt eine Differentialdruckeinstellfeder60 einen Membranteil64 elastisch, ohne ein Gehäuse zu verwenden. Das heißt, der Membranteil64 beinhaltet einen schmalen Teil64a , der eine flache Oberfläche auf einer Seite definiert, die zu einem Ventilsitz57c' eines Fixierelements57 hinweist, einen hervorstehenden Bereich64b auf einer Seite gegenüber der Seite, die zu dem Ventilsitz57c' hinweist, um die Feder61 zu positionieren, die auf den Außenumfang dieses Elements aufgepasst ist, sowie eine Tintenflussöffnung64c durch den mittleren Bereich hindurch. - Ein ringförmiger gebogener Teil
64d mit einem U-förmigen Querschnitt ist in der Seit des schmalen Teils64a ausgeformt, wo sich der gelagerte Bereich befindet, und ein dicker Lagerungsteil64e ist in einem Außenumfang dieses Elements ausgeformt. Ein geflanschter Fixierteil65 integral mit dem Lagerungsteil64e durch hartes Material ist in dem Außenumfang des Lagerungsteils64e ausgeformt. Die vordere Endseite, d.h. die Oberfläche, die zu dem Ventilsitz57c' hinweist, des Lagerungsteils64e ist gelagert mittels des Bodens65a des Befestigungsteils65 so, dass ihre Position in Richtung der Dicke geregelt ist. - In dieser Ausführungsform hat der Ventilsitz
57c' des Fixierelements57 die Form eines Vorsprungs, der eine ebene Oberfläche definiert, welche zu dem Membranteil64 hinweist, und eine Außenkante57e hat, die außerhalb des Außenumfangs der Feder61 vorgesehen ist. Die Höhe H des Ventilsitzes57c' ist so gewählt, dass sie gleich der Dicke D des Bodens65a des Fixierteils65 ist. Dies ermöglicht es, die Oberflächen, die zu dem Fixierteil65 und dem Ventilsitz57c' hinweisen, annähernd in der gleichen Ebene vorzusehen, wodurch es möglich wird, den Membranteil64 mit dem Ventilsitz57c' in Kontakt zu bringen und ihn davon zu trennen als Reaktion auf eine sehr geringe von dem Druckkopf4 verbrauchte Tintenmenge. - In dieser Ausführungsform drückt die Feder
61 in einem Zustand, in welchem Tinte eingefüllt wird, gegen den Membranteil64 , um den Ventilsitz57c' elastisch zu kontaktieren über einen extrem großen Bereich hinweg, wie in8(a) dargestellt. Daher wird die Kommunikation zwischen der Tintenspeicherkammer36 und der Tintenzuführöffnung23 abgeschnitten. Wenn der Druckvorgang gestartet wird in diesem Zustand, so dass Tinte mittels des Druckkopfs9 verbraucht wird, entsteht ein Zwischenraum g zwischen dem Membranteil64 und dem Ventilsitz54c , wie in8(b) dargestellt. Dadurch kann Tinte in der Tintenspeicherkammer52 in die Tintenzuführöffnung23 hineinströmen, wie durch S dargestellt, so dass die Tinte, von welcher Luftbläschen und Schmutz entfernt worden sind mittels des Filters56 , durch die Tintenflussöffnung64c des Membranteils64 und durch eine Ausflussöffnung67 hindurchtritt. Auf diese Art und Weise wird, wenn der Differentialdruck etwas reduziert wird, der Membranteil64 zurück zu dem Ventilsitz57c' mittels der Feder61 gedrückt, und die Tintenflussöffnung64c wird geschlossen, wie in8(a) dargestellt. Da der Druck der Feder61 von dem Ventilsitz57c' in diesem Zustand aufgenommen wird, wird der schmale Teil64a nicht übermäßig verformt, und eine fluiddichte Eigenschaft kann für einen langen Zeitraum aufrecht erhalten werden. - Ein weiches Hochpolymermaterial verursacht wahrscheinlich eine Kontraktion, etc. anschließend an das Spritzgießen, und der schmale Teil
64a kann eventuell nur schwer eine ebene Oberfläche beibehalten. Um mit dieser Schwierigkeit klarzukommen, ist ein ringförmiger gebogener Teil64d' mit einem ungefähr S-förmigen Querschnitt auf der Seite des schmalen Teils64a ausgebildet, auf der sich der Stützbereich befindet, wie in8(c) dargestellt, um den schmalen Teil64a eben zu halten. -
9 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung des Membranventils. Gießformen A und B, die einen Gießhohlraum C definieren, welcher in seiner Gestalt der gesamten Konfiguration des Membranventils53 entspricht, werden vorbereitet. Eine erste Einspritzöffnung L1 ist auf einer radial gesehen äußeren Seite bezüglich eines Ringteils K vorgesehen, wohingegen eine zweite Einspritzöffnung L2 auf einer radial gesehen inneren Seite vorgesehen ist. Eine Maschine D1 zum Spritzgießen von hartem Polypropylen sowie eine Maschine D2 zum Spritzgießen von weichem Polypropylen sind über Ventile E1 bzw. E2 angeschlossen, deren geöffnete oder geschlossene Zeit mittels eines Timers F gesteuert wird. - Die Gießformen A und B werden um einen Bereich herum gedreht, der als die Tintenflussöffnung ausgeformt werden soll, und das erste Ventil E1 wird geöffnet, um eine vorbestimmte Menge an hartem Polypropylen einzuspritzen. Das eingespritzte harte Polypropylen wird gleichmäßig in der Außenseite durch die Aufnahme von Zentrifugalkraft verteilt und so in eine ringförmige Gestalt gebracht. Nachdem das harte Polypropylen einigermaßen ausgehärtet ist, wird das zweite Ventil E2 geöffnet, um weiches Polypropylen einzuspritzen, so dass das weiche Polypropylen in die Gestalt der Gießformen gebracht wird, während es in engen Kontakt mit der Innenseite des ringförmigen harten Polypropylens gebracht wird.
- In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Filter so vorgesehen, dass er zu dem Differentialdruckventilmechanismus hinweist, aber wie in
10 dargestellt, wird der gleiche Effekt erzielt selbst dann, wenn der Filter in einer Position vorgesehen ist, die nicht zu dem Differentialdruckventilmechanismus hinweist, beispielsweise in einer Position unterhalb des Differentialdruckventilmechanismus50 . Das heißt, es reicht aus, dass die Tintenspeicherkammer36 mit einer Oberfläche eines Filters70 in Verbindung gebracht ist und die andere Oberfläche des Filters70 in Verbindung mit der Tinteneinflussöffnung des Differentialdruckventilmechanismus50 über eine in einem dicken Bereich des Gehäuses30 ausgebildete Durchgangsöffnung71 in Verbindung gebracht ist. - Die
11(a) und11(b) zeigen den Strom der Tinte in der oben beschriebenen Ausführungsform auf der Oberfläche bzw. der rückwärtigen Fläche des Gehäuses30 . Die Verbindung wird hergestellt durch einen Fluss (1) von der Tintenspeicherkammer36 zum Filter70 , einen Fluss (2) von der Durchgangsöffnung71 über einen in dem Gehäuse ausgebildeten Kanal hin zu der Einflussöffnung57d des Differentialdruckventilmechanismus50 , einen Fluss (3) durch das Membranventil hindurch, einen Fluss (4) durch einen Kanal hindurch, der die Ausflussöffnungen66 und67 des Differentialdruckventilmechanismus50 verbindet, hin zu der Tintenzuführöffnung23 , und einen Fluss (5), der den Kanal44 strömt. Eine Markierung mit einem Punkt in einem Kreis in diesen Zeichnungen zeigt den Fluss senkrecht zur Papieroberfläche und in Richtung eines Lesers, wohingegen eine Markierung mit einem x in einem Kreis den Strom rechtwinklig zur Papieroberfläche und weg vom Leser zeigt. -
12 zeigt eine Ausführungsform, in welcher ein Haupttintentank direkt mit einer Tintenzuführeinheit verbunden ist. - Ein Haupttank
80 ist am Boden an einer Seite mit einer Verbindungsöffnung81 versehen, an welche eine Tintenzuführeinheit90 angeschlossen ist. Das Innere des Haupttanks80 ist aufgeteilt in mehrere Kammern, beispielsweise eine erste bis eine dritte Tintenkammer84 ,85 und86 , und zwar durch zwei Trennwände82 und83 in dieser Ausführungsform. Die unteren Teile der Trennwände82 und83 sind jeweils mit Verbindungsöffnungen82a und83a versehen, wo die oberen Flächen82b und83b so gewählt sind, dass sie niedriger sind als das obere Ende der Verbindungsöffnung81 , und sich nach und nach vermindern, je weiter sie sich von der Verbindungsöffnung81 für die Tintenzuführeinheit entfernen. - Ein Verschlussventil
87 ist in der Verbindungsöffnung81 ausgebildet, welches einen Vorsprung87a auf der Außenseite hat und welches konstant in Richtung der Verbindungsöffnung81 mittels einer Feder88 vorgespannt ist, deren eines Ende mittels der Trennwand82 gelagert ist. - Die Tintenzuführeinheit
90 ist ausgebildet als Behälter, der eine Tintenspeicherkammer92 bildet, welche mit einem röhrenförmigen Verbindungsteil91 kommuniziert, welcher in die Verbindungsöffnung81 des Haupttanks80 auf fluiddichte Art und Weise eingesetzt werden kann. Der Verbindungsteil91 befindet sich am unteren Teil der Tintenzuführeinheit90 . Die andere Oberfläche gegenüber dem Verbindungsteil91 ist versehen mit einem später noch beschriebenen Differentialdruckventilmechanismus100 . Der Verbindungsteil91 ist mit einer Öffnung91a versehen, in welche hinein der Vorsprung87a des Verschlussventils87 eingesetzt werden kann, und ein mittels einer Feder93 vorgespanntes Ventil94 ist darin eingesetzt, so dass das Ventil94 rückwärts und vorwärts bewegt werden kann. Die Feder93 ist so eingestellt, dass sie schwächer ist als die Feder88 in der Verbindungsöffnung81 . - Eine Verbindungsöffnung
96 ist in einer freiliegenden Wand95 des Behälters vorgesehen, welcher die Tintenspeicherkammer92 definiert, so dass die Verbindungsöffnung sich oberhalb der Oberfläche von Tinte in der Tintenspeicherkammer92 befindet. Eine Nut97 ist an der Oberflächenseite der Wand ausgeformt und mit der Verbindungsöffnung96 verbunden. Ein Bereich, wo die Verbindungsöffnung96 vorgesehen ist, ist mittels eines Films98a verschlossen, der eine abweisende Eigenschaft hat und eine Gasdurchlässigkeit, um zu verhindern, dass Tinte in die Nut97 eintritt. Die Nut97 ist verschlossen mit einem Luftauffangfilm98b , so dass sie einen Kanal bilden, der mit der Luft kommuniziert. - Der Differentialdruckventilmechanismus
100 ist an einem Kanal vorgesehen, der die Tintenspeicherkammer92 mit einem Tintenführungsweg4a des Druckkopfs4 verbindet. Wie in13 dargestellt, ist ein sphärischer konvexer Ventilsitz101 am unteren Ende der Wand95 ausgeformt, und eine Tinteneinflussöffnung102 ist in einem Bereich am unteren Ende davon vorgesehen. Ein Membranventil104 ist mittels einer Schraubenfeder103 vorgespannt, um in Kontakt mit der Mitte des Ventilsitzes101 zu geraten. - Das als bewegliche Membran ausgestaltete Membranventil
104 ist elastisch verformbar durch den Differentialdruck von Tinte und beinhaltet einen Membranteil105 , welcher eine sphärische Oberfläche definiert, die einen größeren Radius hat als der Ventilsitz101 , und einen ringförmigen befestigten Teil106 , der integral mit einem befestigten Teil105a am Außenumfang des Membranteils105 ist. Eine erste Tintenkammer107 ist zwischen dem Membranventil104 und dem Ventilsitz101 definiert. - Ein hervorstehender Teil
105b für den Eingriff mit der Schraubenfeder103 ist auf der hervorstehenden Seite der Mitte des Membranteils105 ausgeformt, und ein Verschlussteil105c für den Kontakt mit dem hervorstehenden Ende des Ventilsitzes101 ist an der gegenüberliegenden rückwärtigen Fläche ausgeformt. Eine Tinteneinflussöffnung105b ist so ausgebildet, dass sie diese Teile durchdringt. - Das Membranventil
104 und die Feder103 sind durch einen Ventilbefestigungsrahmen109 befestigt, der mit einer Ausnehmung versehen ist, um eine zweite Tintenkammer108 zu definieren. Ein Kanal, der die zweite Tintenkammer108 mit dem Tintenführungsweg4a des Druckkopfs4 verbindet, wird gebildet durch eine durch den Ventilbefestigungsrahmen109 hindurch ausgeformte Durchgangsöffnung oder so aufgebaut, dass Nuten109c und109d an der Oberfläche vorgesehen werden und diese Nuten109c und109d durch einen Film verschlossen werden (in dieser Ausführungsform wird ein Film98b an der Wand95 verwendet, der die Tintenspeicherkammer92 bildet). Der Ventilbefestigungsrahmen109 kann sicher befestigt werden, indem der Film98b an der Wand95 der Tintenspeicherkammer92 auf diese Art und Weise aufgeteilt wird. Eine Bezugsziffer110 bezeichnet einen Filter, der an der Tinteneinflussöffnung102 vorgesehen ist, und111 bezeichnet eine Packungsdichtung. - Ein solcher Differentialdruckventilmechanismus
100 kann so montiert werden, dass die Feder103 an einen Federhaltevorsprung109a des Ventilbefestigungsrahmens109 angepasst wird, der befestigte Teil105a des Membranteils105 mit einer sich verjüngenden Nut109b ausgerichtet wird, der ringförmige befestigte Teil106 zwischen dem Außenumfang des befestigten Teils105a und der Nut109b befestigt wird, und eine integrale Einheit dieser Elemente an einer Ausnehmung112 befestigt wird. - In der so aufgebauten Ausführungsform drückt die Feder
103 gegen den Membranteil105 , so dass dieser in Kontakt mit dem hemisphärischen Ventilsitz101 gerät, während er elastisch verformt wird, und Tinte wird dem Druckkopf4 zugeleitet, während der durch die Feder103 eingestellte Differentialdruck beibehalten wird, ähnlich wie in den vorher beschriebenen Ausführungsformen. - Nun wird die Verbindung des Haupttanks
80 mit der Tintenzuführeinheit90 , die wie oben beschrieben aufgebaut sind, beschrieben. - Die Verbindungsöffnung
81 des Haupttanks80 ist ausgerichtet mit dem Verbindungsteil91 der Tintenzuführeinheit90 , um einen Zustand aufzubauen, in welchem Luftdichtheit mittels der Packungsdichtung111 der Verbindungsöffnung81 beibehalten wird, wie in14(a) dargestellt. - Das weitere Herabdrücken in diesem Zustand führt dazu, dass der hervorstehende Bereich
87a das Ventil94 rückwärts bewegt hin zu einem Grenzpunkt in einer Richtung, die mittels eines Pfeils A dargestellt ist, und zwar gegen die Feder93 des Verbindungsteils91 , um so einen Kanal zu öffnen, wie in14(b) dargestellt. - Wenn der Haupttank
80 weiter herabgedrückt wird, drückt das am Grenzpunkt gelagerte Ventil94 seinerseits den hervorstehenden Bereich87a rückwärts in einer durch einen Pfeil B gezeigten Richtung gegen die Feder88 , um das Verschlussventil87 von der Verbindungsöffnung81 zu trennen, um so den Kanal freizugeben, wie in14(c) dargestellt. Dann kann Tinte in dem Haupttank80 in die Tintenspeicherkammer92 der Tintenzuführeinheit90 einströmen, wie in15(a) dargestellt. - Wenn Tinte in diesem Zustand von dem Druckkopf
4 verbraucht wird und der Druck in der Kammer108 , die mit dem Druckkopf4 kommuniziert, absinkt, wird der Membranteil105 von dem Ventilsitz101 gegen die Feder103 getrennt. Dadurch kann Tinte in der Kammer107 in die Kammer108 strömen. Das Nachfüllen von Tinte senkt den Unterdruck in der Kammer108 , das heißt der Differentialdruck wird vermindert bis hin zu einem Druck, der geeignet ist für das Zuführen von Tinte zu dem Druckkopf4 , so dass der Membranteil105 mittels der Feder103 zurückgedrückt wird. So kann der Ventilsitz101 die Tinteneinflussöffnung105d verschließen und so den Unterdruck in der Kammer108 auf einem vorbestimmten Wert halten. - Wenn Tinte auf diese Art und Weise verbraucht wird und der Level der Tinte in der ersten Tintenkammer
84 sich bis zu dem oberen Ende82b des Fensters82a der Trennwand82 vermindert, wird Tinte in der zweiten Tintenkammer85 verbraucht, wie in15(b) dargestellt. Wenn der Level der Tinte in der zweiten Tintenkammer85 sich bis zum oberen Ende83b des Fensters83a der Trennwand83 vermindert, wird Tinte in der dritten Tintenkammer86 verbraucht, wie in15(c) dargestellt. - Mit diesem Aufbau kann die Veränderung eines Tintenlevels in der Tintenspeicherkammer
92 weniger unterdrückt werden als die Veränderung eines Tintenlevels in dem Haupttank80 im Zusammenhang mit dem Tintenverbrauch. Daher kann die Variation des Drucks reduziert werden. Um ein Problem zu lösen, das einen Anstieg der Umgebungstemperatur eine Ausdehnung der Luft in dem Haupttank80 verursacht und Tinte herausdrückt und den Tintenlevel in der Tintenspeicherkammer92 verändert, kann die Anwesenheit des oberen Endes82b des Fensters82a der Trennwand82 das Volumen der Luft in dem Haupttank80 reduzieren, welcher nicht mit der Umgebungsluft kommuniziert, und daher kann der Zuführdruck von Tinte zu dem Druckkopf stabil gehalten werden. - In einem solchen Vorgang wird verhindert, dass der Dampf der Tinte in der Tintenspeicherkammer
92 in der Umgebungsluft verdampft, und zwar durch die durch die Nut97 und den Film98 gebildete Kapillare. Andererseits wird der Betrag des erhöhten Drucks in der Tintenspeicherkammer92 , verursacht durch die gestiegene Umgebungstemperatur, hin zur Umgebungsluft freigegeben über die Kapillare, die gebildet wird aus der Verbindungsöffnung96 im oberen Teil der Tintenspeicherkammer92 , die Nut97 und den Film98 , so dass der Druck in der Tintenspeicherkammer92 abfällt. - Die
16 zeigen andere Ausführungsformen des Haupttanks. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Haupttank in drei Tintenkammern aufgeteilt; wie in den16(a) und16(b) dargestellt, kann der Haupttank jedoch auch durch drei oder sieben Trennwände aufgeteilt sein, wo die oberen Enden von Verbindungsfenstern in den unteren Teilen immer höher positioniert sind, je näher die Verbindungsfenster an der Verbindungsöffnung91 positioniert sind. Da das Volumen jeder Tintenkammer auf diese Art und Weise kleiner wird, kann der dynamische Druck mittels des Tintenflusses von Tinte im Zusammenhang mit der Veränderung von einer Kammer zu einer anderen Kammer reduziert werden. - Wie in
16(c) dargestellt, kann, wenn das untere Ende der Trennwand gekippt ist, so dass das untere Ende entfernt von der Verbindungsöffnung81 positioniert ist, ein dynamischer Druck in Richtung der Seite der Verbindungsöffnung durch den Tintenfluss von Tinte im Zusammenhang mit der Veränderung von einer Tintenkammer zu einer anderen vermindert werden. Wie in16(d) dargestellt, ist außerdem der obere Teil jeder Trennwand horizontal verlängert, um eine obere Platte zu bilden, und eine Wand80a , hin zu welcher diese oberen Platten verlängert sind, ist zumindest durchscheinend. Dadurch wird es möglich, visuell den Verbrauch der Tinte in jeder Tintenkammer von der Seite aus zu erkennen. Wie in16(e) dargestellt, wird außerdem ungefähr der gleiche Effekt selbst dann erzielt, wenn Verbindungsfenster mit der gleichen Höhe verwendet werden. - Die
17(a) und17(b) zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine hohle Nadel113 , die mit einer Tintenspeicherkammer92 kommuniziert, an der rückwärtigen Fläche einer Tintenzuführeinheit90 ausgeformt, wohingegen eine Tintenzuführöffnung114 in einer Tintenpatrone80 ausgeformt ist und mittels eines Films115 verschlossen ist, welchen die hohle Nadel113 durchstechen kann. In der Tintenpatrone80 ist eine Bodenfläche116 mit einer geneigten Fläche, die höher ist, ausgeformt als die geneigte Fläche, ist weiter beabstandet von der Tintenzuführöffnung114 . In der Tintenspeicherkammer92 der Tintenzuführeinheit90 ist eine erste Tintenlevel-Erfassungselektrode118 so angeordnet, dass eine gemeinsame Elektrode117 unterhalb der ersten Tintenlevel-Erfassungselektrode118 vorgesehen ist, und in der Tintenpatrone80 ist eine zweite Tintenlevel-Erfassungselektrode119 oberhalb der ersten Elektrode118 und an einer Position angeordnet, wo die zweite Elektrode119 frei liegt, wenn sich keine Tinte in der Tintenpatrone80 befindet. Die gemeinsame Elektrode117 ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie sich unterhalb einer Tinteneinflussöffnung102 befindet. - Gemäß dieser Ausführungsform durchsticht, wie in
17(b) dargestellt, wenn die hohle Nadel113 mit der Tintenzuführöffnung114 der Tintenpatrone80 ausgerichtet ist und dort hingedrückt wird, die hohle Nadel113 den Film115 , so das Tinte in der Tintenpatrone80 in die Tintenspeicherkammer92 der Tintenzuführeinheit90 fließen kann. - Wenn der Tintenverbrauch aufgrund des Druckvorgangs etc. fortschreitet, bis Tinte in der letzten Kammer
86 der Tintenpatrone verbraucht ist, liegt die zweite Elektrode119 in der Luft frei, und die Leitung zu der Elektrode117 ist unterbrochen, wodurch erfasst wird, dass die Tinte in der Tintenpatrone verbraucht ist. Wenn in diesem Zustand weiter Tinte verbraucht wird, wird die erste Elektrode118 von Tinte befreit, wodurch erfasst wird, dass die Tinte in der Tintenspeicherkammer92 verbraucht ist. - Die
18 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist ein Verbindungskanal120 ausgeformt, welcher verbunden ist mit einer Tintenspeicherkammer92 und verlängert ist bis hin zu einer Position gegenüber einer Tintenkammer einer Tintenpatrone80 . Zumindest eine hohle Nadel, hohle Nadeln121 , deren Anzahl der Anzahl der Kammern in der Tintenpatrone80 entspricht in dieser Ausführungsform, ist in die obere Oberfläche des Verbindungskanals120 eingebaut, um mit dem Verbindungskanal120 zu kommunizieren. - Die Tintenpatrone
80 ist eingeteilt in mehrere Kammern84' ,85' und86' durch Trennwände82' und83' und mit Tintenzuführöffnungen125 ausgeformt. Jede Tintenzuführöffnung125 hat ein Ventil124 , das konstant abwärts mittels einer Feder123 vorgespannt ist, welche gegenüber der hohlen Nadel121 in dem Fall positioniert ist, in dem die Tintenpatrone80 an einer Halterung122 angebracht ist. Die Tintenzuführöffnungen125 sind mittels eines Films126 verschlossen. - Gemäß dieser Ausführungsform durchsticht, wenn die Tintenpatrone
80 in die Halterung122 eingesetzt und nach unten gedrückt wird, das vordere Ende der hohlen Nadel121 den Film126 und drückt das Ventil124 nach oben, um einen Kanal zu öffnen. Dadurch kann Tinte in jeder Kammer der Tintenpatrone80 dann in die Tintenspeicherkammer92 über den Verbindungskanal120 strömen. Wenn die Tintenpatrone80 von dem Halter122 gelöst ist, ist das Ventil124 nicht durch die hohle Nadel121 gelagert, und es ist, wie in18(b) dargestellt, elastisch auf die Tintenzuführöffnung125 mittels der Feder123 gedrückt, um so zu verhindern, dass Tinte aus der Tintenzuführöffnung125 herausströmt. - In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Tintenzuführöffnung mittels des Ventils
124 verschlossen; wie in den19 dargestellt, kann jedoch auch eine elastische Platte127 , wie beispielsweise eine Gummiplatte, mit einer Durchgangsöffnung127a , die sich gegenüber dem vorderen Ende der hohlen Nadel121 befindet, vorgesehen sein, wobei die Öffnung mittels des Films126 verschlossen ist. Dies führt zu einem ähnlichen Effekt. - Wenn die Tintenpatrone
80 mit der Halterung122 ausgerichtet und in die Halterung hineingedrückt wird, durchsticht die hohle Nadel121 den Film126 und drückt dann in die Durchgangsöffnung127a der elastischen Platte127 hinein und weitet diese, um die Verbindung aufzubauen. In diesem Zustand werden, da der Außenumfang der hohlen Nadel121 durch die elastische Platte127 verschlossen ist, das Ausströmen von Tinte, die Verdampfung von Tintenlösungsmittel, und außerdem auch das Einströmen von Luft verhindert. In dieser Ausführungsform wird bevorzugt, dass die hohle Nadel121 einen Bereich121a mit kleinem Durchmesser auf der vorderen Seite hat und einen Bereich121b mit großem Durchmesser mit einem sich verjüngenden vorderen Ende an dem Bereich, der die elastische Platte127 kontaktiert. - Wenn die Tintenpatrone
80 von der Halterung122 gelöst wird, wird die hohle Nadel121 von der elastischen Platte127 zurückgezogen. Daher wird die Durchgangsöffnung127a zusammengezogen, um Tinte zu halten mit einer Kapillarkraft, um so das Ausfließen von Tinte nach außen zu verhindern. - Mit Bezug auf die
20 wird nun ein Vorgang zum Zuführen von Tinte zu der Tintenzuführeinheit3 über die Leitung8 von der Tintenpatrone5 , die in einem Körper wie in1 dargestellt eingebaut ist, beschrieben. - Wenn der Schlitten
1 in eine Position der Tintennachfülleinheit7 bewegt wird und die Tintennachfülleinheit mit der Tintenzuführeinheit3 verbunden ist, ist der Tinteneinlass9 der Tintenzuführeinheit3 in Verbindung mit der Tintenpatrone5 durch eine Leitung8' , die sich von der Tintennachfülleinheit7 und der Leitung8 über eine Kopplung130 erstreckt, und die offene Luftöffnung21 ist mit der Pumpeneinheit10 über Leitungen11' verbunden, die sich von der Tintennachfülleinheit7 und der Röhre11 aus erstrecken, und zwar über eine Kopplung131 . - Wenn die Pumpeneinheit
10 der Tintennachfülleinheit7 in diesem Zustand betrieben wird, nimmt der Druck in der Tintenspeicherkammer36 ab, Tinte in der Tintenpatrone5 wird zu dem Tinteneinlass9 über die Leitungen8 und8' gezogen und über die Kopplung130 , und strömt in die Tintenspeicherkammer36 durch den Tintenzuführkanal38 . - Da sich das untere Ende
38b des Tintenzuführkanals38 am Boden der Tintenspeicherkammer36 befindet und ein Zwischenraum G zwischen dem unteren Ende38b und der Tinteneinflussöffnung39 des Ventilhalses37 existiert, werden Luftbläschen, die entlang mit dem Tintenanstieg durch Auftrieb in dem Zwischenraum G strömen, durch die Wand34 unterbrochen, die die Ventilkammer37 definiert, und bewegen sich zum oberen Teil der Tintenspeicherkammer36 , ohne in die Ventilkammer37 einzufließen. - Wie oben beschrieben, kann, da Unterdruck auf die Tintenspeicherkammer
36 aufgebracht wird und Tinte in der Tintenpatrone5 angesaugt wird, Tinte in die Tintenspeicherkammer36 eingespritzt werden, ohne dass Luftbläschen in die Ventilkammer37 eintreten. - Nachdem die Tintenspeicherkammer
36 mit einer vorbestimmten Menge an Tinte nachgefüllt worden ist, wird der Tinteneinlass9 verschlossen, und dann wird die Pumpeneinheit10 der Tintennachfülleinheit7 betrieben, um den Druck der Tinte in der Tintenspeicherkammer36 zu reduzieren, so dass Tinte in der Tintenspeicherkammer voll entgast werden kann. Natürlich strömt, da Druck in der Tintenspeicherkammer36 abnimmt und der Differentialdruckventilmechanismus50 , der zwischen der Tintenspeicherkammer36 und dem Druckkopf4 angeschlossen ist, als Rückschlagventil dient, keine Luft ein über den Druckkopf4 , und keine unnötig hohe Saugkraft wirkt auf den Druckkopf ein. - Wenn ein Druckfehler auftritt durch beispielsweise Verstopfen des Druckkopfs
4 während beispielsweise eines Druckvorgangs, wird der Druckkopf4 durch eine Kappe132 verschlossen, und eine Saugpumpe133 wird betrieben, so dass eine sogenannte Ausspritzwiederherstellung ausgeführt wird. - Wenn Unterdruck durch den Deckel
132 aufgebracht wird, wirkt der Unterdruck auf den Differentialdruckventilmechanismus50 von der Nut44 aus, die einen Tintenkanal bildet, über den Tintenführungsweg4a . Da der Differentialdruckventilmechanismus50 offen ist, wenn Druck auf der Seite des Druckkopfs4 abnimmt, wie oben beschrieben, wird Tinte in der Ventilkammer37 mittels des Filters56 gefiltert (siehe5 ), tritt durch den Differentialdruckregelmechanismus50 hindurch und strömt in den Druckkopf4 ein. - Bei diesem Ausspritzwiederherstellvorgang gelangt, wenn die Tintenpatrone
5 mit der Tintenzuführeinheit3 über die Kopplung130 verbunden ist und die Ausspritzwiederherstellung ausgeführt wird, wobei die offene Luftöffnung21 verschlossen ist, stark entgaste Tinte schnell von der Tintenpatrone zu der Tinteneinflussöffnung39 im unteren Teil der Wand34 , die die Ventilkammer37 definiert, so dass die Tinte in die Ventilkammer37 einströmt, ohne die Entgasungsrate zu reduzieren. Selbst wenn Luftbläschen erzeugt werden, wenn die Tintenpatrone5 und die Tintenzuführeinheit3 verbunden sind, treten diese Luftbläschen nie in die Ventilkammer37 ein, wie es oben beschrieben ist. - Wenn der Tinteneinlass
9 und die Luftöffnung21 verschlossen gehalten werden, nimmt außerdem der Druck in der Tintenspeicherkammer36 ab, so dass in der Tinte gelöste Luft daraus ausgegeben wird hin zum oberen Raum in der Tintenspeicherkammer36 . Demzufolge kann die Entgasungsrate der Tinte wiederhergestellt werden. - Gewerbliche Anwendbarkeit
- Die Tintenzuführeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Differentialdruckventil mit einer Schraubenfeder und einer beweglichen Membran, die elastisch einen Ventilsitz mit der Schraubenfeder kontaktieren kann. Da der Druck von einem Tintenstrahldruckkopf zugeführter Tinte mittels der Schraubenfeder negativ gehalten wird, kann die Fluktuation der beweglichen Membran im Zusammenhang mit der Bewegung eines Schlittens mittels der Schraubenfeder unterdrückt werden. Daher kann Tinte stabil zu dem Druckkopf geleitet werden, während ein geeigneter Unterdruck aufrecht erhalten wird.
Claims (35)
- Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ), bei welcher ein Differentialdruckventil mit einer Schraubenfeder (51 ,103 ) sowie einer beweglichen Membran (53 ), die mittels dieser Schraubenfeder (51 ,103 ) einen Ventilsitz (57c ) elastisch kontaktieren kann, in einem Behälter untergebracht ist, der eine Tintenspeicherkammer (36 ,92 ) hat, die mit einer an einen Tintenstrahldruckkopf (4 ) anschließbaren Tintenzuführöffnung (23 ) kommuniziert, wobei sich die bewegliche Membran (53 ) zwischen dem Ventilsitz (57c ) und der Schraubenfeder (51 ,103 ) befindet, vertikal angeordnet ist, wenn die Tintenzuführeinheit (3 ,90 ) an einem Schlitten (1 ) angebracht ist, und parallel zu einer Ebene senkrecht zu einer Richtung angeordnet ist, in der sich der Schlitten (1 ) bewegt. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei das Differentialdruckventil ein scheibenartiges elastisches Membranelement (54 ) beinhaltet, das in seiner Mitte mit einer Tintendurchflussöffnung (54a ) versehen ist, einen stromaufwärts des Tintendurchflusses vorgesehenen Ventilsitz (57c ), der zu der Tintendurchflussöffnung (54a ) hin weist, und eine stromabwärts vorgesehene Schraubenfeder (51 ), die die Tintendurchflussöffnung (54a ) des elastischen Membranelements (54 ) gegen den Ventilsitz (57c ) drückt. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Membran (53 ) den Druck der Schraubenfeder (51 ,103 ) über einen Halter (52 ) aufnimmt. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gehäuse (30 ) ein rahmenartiges Gehäuse beinhaltet, in dessen Seitenfläche ein Fenster vorgesehen ist, wobei eine Luft unterbrechende Folie (31 ) dieses Fenster verschließt. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei die Tintenspeicherkammer (36 ) mit der Umgebungsluft über eine in dem Behälter ausgebildete Kapillare kommuniziert. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 5, wobei diese Kapillare eine Nut (97 ) an einer oberen Wand der Tintenspeicherkammer (36 ,92 ) beinhaltet, und wobei eine Luft unterbrechende Folie (98 ) diese Nut (97 ) verschließt. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 5, wobei die Kapillare eine Nut (97 ) an einer Seitenwand der Tintenspeicherkammer (36 ,92 ) beinhaltet und eine Luft unterbrechende Folie (98 ) diese Nut (97 ) verschließt. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei die bewegliche Membran (53 ) einen beweglichen Teil (54 ,105 ) aus einem weichen Material beinhaltet sowie einen befestigenden Teil (55 ,106 ), der aus hartem Material gemacht ist und an einem Außenumfang des beweglichen Teils (54 ,105 ) befestigt ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 8, wobei ein Halteteil in einem Außenumfang des beweglichen Teils (54 ) ausgeformt ist und der bewegliche Teil (54 ,105 ) mit dem befestigenden Teil (55 ,106 ) über den Halteteil verbunden ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei ein beweglicher Teil (54 ) an der beweglichen Membran (53 ) vorgesehen ist und ein Halteteil in einem Außenumfang des beweglichen Teils (54 ,105 ) ausgebildet ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, 8 oder 10, wobei die bewegliche Membran (53 ) mit einem beweglichen Teil (54 ,105 ) versehen ist und ein ringförmiger gebogener Teil in der Nähe eines Außenumfangs des beweglichen Teils (54 ,105 ) ausgeformt ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 10, wobei der bewegliche Teil (54 ,105 ) sich in Richtung der Dicke ungefähr in der Mitte des Halteteils befindet. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 8 oder 10, wobei ein mittlerer Bereich des beweglichen Teils (54 ,105 ) bezüglich eines Außenumfangsbereichs dieses beweglichen Teils versetzt ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 8, wobei der befestigende Teil (55 ,106 ) auf seiner Seite hin zu dem Ventilsitz (57c ) mit einem Flanschteil ausgebildet ist und eine Position des beweglichen Teils (54 ,105 ) in Richtung seiner Dicke mittels des Flanschteils geregelt ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei ein Filter (70 ) in einer stromaufwärtigen Seite bezüglich des Differentialdruckventils angeordnet ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei die Schraubenfeder (51 ,103 ) in Kontakt mit der beweglichen Membran (54 ,105 ) über einen Halter (52 ) steht, der eine Tintendurchflussöffnung hat, die so vorgesehen ist, dass sie zu einer Tintendurchflussöffnung (54a ) der beweglichen Membran (54 ,105 ) hin weist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei der Ventilsitz (57c ) als sphärische Oberfläche ausgeformt ist, die in Richtung der beweglichen Membran (54 ,105 ) hervorsteht. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei ein hervorstehender Teil an einer Oberfläche des Ventilsitzes (57c ) ausgebildet ist, wo dieser mit der beweglichen Membran in Kontakt steht. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Ventilsitz (57c ) als hervorstehender Teil mit einer ebenen Oberfläche auf einer Seite in Richtung des beweglichen Ventils (54 ,105 ) ausgebildet ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei das bewegliche Ventil (54 ,105 ) einen scheibenartigen beweglichen Teil aus einem weichen Hochpolymermaterial beinhaltet, der an seinem Außenumfang mit einem dicken Teil versehen ist, und einen ringförmigen Halteteil aus einem harten Hochpolymermaterial, der auf seiner zu dem Ventilsitz hin weisenden Seite mit einem Flanschteil versehen ist, und wobei der Ventilsitz (57c ) als ein hervorstehender Teil ausgeformt ist, der auf einer Seite des beweglichen Ventils eine ebene Oberfläche definiert und eine Dicke hat, die ungefähr gleich der des Flanschteils ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 20, wobei die ebene Oberfläche des hervorstehenden Teils und des Flanschteils sich in der gleichen Ebene befinden. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei das Differentialdruckventil eine scheibenartige bewegliche Membran (54 ,105 ) beinhaltet, in deren Mitte eine Tintendurchflussöffnung ausgeformt ist, eine Schraubenfeder (51 ,103 ) in Kontakt mit der beweglichen Membran (54 ,105 ) sowie einen Ventilsitz (57c ), der als hervorstehender Teil ausgeformt ist, der eine ebene Oberfläche auf einer Seite der beweglichen Membran definiert und eine Außenkante hat, die außerhalb eines Außenumfangs der Schraubenfeder (51 ,103 ) vorgesehen ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 22, wobei die bewegliche Membran (54 ,105 ) auf ihrer zu dem Ventilsitz hin weisenden Seite mit einer ebenen Oberfläche und auf ihrer gegenüberliegenden Oberfläche mit einem hervorstehenden Teil ausgeformt ist, der die Schraubenfeder (51 ,103 ) lagert. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei eine Tinteneinspritzöffnung an einer oberen Fläche des Behälters vorgesehen ist und mit einem Bodenteil der Tintenspeicherkammer über einen von der Tintenspeicherkammer (36 ,92 ) isolierten Durchgang kommuniziert. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei eine Tinteneinspritzöffnung an einer oberen Fläche des Behälters vorgesehen ist und mit einem Bodenteil der Tintenspeicherkammer (36 ,92 ) in der Nähe einer stromaufwärtigen Seite des Differentialdruckventils über einen von der Tintenspeicherkammer isolierten Durchgang kommuniziert. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei der Tintenspeicher und ein Bereich, wo das Differentialdruckventil untergebracht ist, mittels einer Wand (33 ) getrennt sind, die in ihrem Bodenteil mit einer Verbindungsöffnung (21a ) versehen ist; mehrere Elektroden (117 ,118 ,119 ) zum Erfassen einer Tintenhöhe in der Tintenspeicherkammer (36 ,92 ) vorgesehen sind; und zumindest eine der Elektroden (117 ,118 ,119 ) oberhalb der Verbindungsöffnung (21a ) vorgesehen ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei das Differentialdruckventil eine sphärische bewegliche Membran (54 ,105 ) beinhaltet, die in ihrer Mitte mit einer Tintendurchflussöffnung (54a ) versehen ist, eine Schraubenfeder (51 ,103 ) in Kontakt mit der beweglichen Membran (54 ,105 ) sowie einen Ventilsitz (57c ), der einen sphärischen Teil hat, der in Richtung der beweglichen Membran (54 ,105 ) hervorsteht. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 27, wobei der Ventilsitz (57c ) an einer Wand ausgeformt ist, die die Tintenspeicherkammer bildet. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 27, wobei die bewegliche Membran (54 ,105 ) und die Schraubenfeder (51 ,103 ) an einer Wand angebracht sind, die die Tintenspeicherkammer bildet, und zwar mittels eines Ventilbefestigungsrahmens. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 29, wobei der Ventilbefestigungsrahmen mit einem Durchgang versehen ist, der mit einem Aufzeichnungskopf (4 ) kommuniziert. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 30, wobei dieser Durchgang eine Nut (97 ) in dem Ventilbefestigungsrahmen beinhaltet und eine luftunterbrechende Folie (98 ) diese Nut verschließt. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 5, wobei ein Folienelement, das sowohl gasdurchlassende als auch abweisende Eigenschaften hat, zwischen der Kapillare und der Tintenspeicherkammer (36 ,92 ) vorgesehen ist. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 1, wobei Mittel (118 ,119 ) zum Erfassen der Tintenhöhe auf einer stromaufwärtigen Seite bezüglich des Differentialdruckventils vorgesehen sind. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 15, wobei Mittel (118 ,119 ) zum Erfassen der Tintenhöhe auf einer stromaufwärtigen Seite bezüglich des Filters (70 ) vorgesehen sind. - Tintenzuführeinheit (
3 ,90 ) nach Anspruch 15, wobei Mittel (118 ,119 ) zum Erfassen der Tintenhöhe so vorgesehen sind, dass der Filter (70 ) nicht frei liegt, wenn das Ende der Tinte erfasst wird.
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