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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft eine Tintenkartusche zum Zuleiten von Tinte zu
einem Kopf einer Aufzeichnungsvorrichtung.
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Die
Patentschrift 1 schlägt
vor, einen Sensor mit einem piezoelektrischen Schwinger an einer
Seite eines Tintenbehälters
anzubringen, so dass der piezoelektrische Schwinger mit der Tinte
in Berührung gebracht
werden kann. Es wird erfasst, ob Tinte oberhalb des piezoelektrischen
Schwingers vorhanden ist, und zwar aufgrund des Unterschieds zwischen der
verbleibenden Schwingung, wenn der piezoelektrische Schwinger in
Kontakt mit Tinte gerät,
und derjenigen, wenn der piezoelektrische Schwinger zur Atmosphäre hin freiliegt.
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Da
ein Luftbläschen
eine Eigenschaft zwischen Flüssigkeit
und der Atmosphäre
hat, wird die verbleibende Eigenschaft des piezoelektrischen Schwingers
instabil, was zu einem Erfassungsfehler führt.
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Um
ein solches Problem zu lösen,
offenbart die Patentschrift 2 das Platzieren einer Wand, die sich
in einer horizontalen Richtung erstreckt, in einem Flächenbereich,
in welchem ein Flüssigkeits-Füllstands-Sensor
untergebracht ist, um zu verhindern, dass ein Luftbläschen in
direkten Kontakt mit dem Flüssigkeits-Füllstands-Sensor
gerät.
Patentschrift
1: JP 2001-328278 A
Patentschrift 2: Europäische Patentanmeldung mit der
Veröffentlichungs-Nr.
EP 1 053 877 A ,
Seite 42, Absatz 320,
79.
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Tinte
hat aber eine Komponente, die einen oberflächenaktiven Wirkstoff etc.
beinhaltet, und wenn eine große
Menge Tinte in einem Aufzeichnungskopf verbraucht wird, wenn ein
Bild gedruckt wird etc., tritt ein Luftbläschen aufgrund der Atmosphäre auf,
die durch eine atmosphärische
Verbindungsöffnung
eintritt, was dazu führt,
dass eine große
Menge von Bläschen
sich ansammelt und an dem Sensor anhaftet. Da ein Bläschen eine
Eigenschaft zwischen einer Flüssigkeit
und der Atmosphäre
hat, wird die verbleibende Eigenschaft des piezoelektrischen Schwingers
instabil, was zu einem Fehler bei der Erfassung des Tintenfüllstands
führt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Tintenkartusche zu schaffen,
um es zu ermöglichen,
einen Erfassungsfehler zu verhindern, der durch das Anhaften eines
Bläschens
verursacht wird, das durch ein Luftbläschen verursacht wird, das
in der Tinte vorkommt, um dadurch den Tintenfüllstand oder die Tintenmenge
stabil zu erfassen.
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Dazu
wird gemäß der Erfindung,
wie sie im Patentanspruch 1 beansprucht ist, eine Tintenkartusche
geschaffen, die folgendes aufweist: einen Behälter mit zumindest einer Tintenkammer,
in der Tinte gespeichert ist; eine Trennwand, die in dem Behälter vorgesehen
ist und einen Sensoraufnahmebereich in einem Teil der Tintenkammer
definiert, wobei die Trennwand außerdem einen oberen und einen
unteren Zwischenraum definiert, durch welche der Sensoraufnahmebereich
in Fluidverbindung mit einem anderen Teil der Tintenkammer steht,
und einen Flüssigkeits-Füllstands-Sensor mit einem piezoelektrischen
Element, welcher in dem Sensoraufnahmebereich vorgesehen ist. Der
obere Zwischenraum ist so bemessen, dass er kleiner ist als ein
Luftbläschen, das
in der Tinte vorkommt, wodurch der Eintritt eines Bläschens in
den Aufnahmebereich blockiert wird, aber gleichzeitig groß genug,
um das Luftbläschen
zu vergrößern und
zu zerstören,
während
das Bläschen über den
oberen Zwischenraum in den Aufnahmebereich gedrückt wird.
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Aufgrund
der Ausgestaltung tritt, bevor die Strömungskraft eines Bläschens die
Grenze der Kapillarkraft überschreitet,
die durch den oberen Zwischenraum oder Spalt erzeugt wird, wenn
das Bläschen
sich in dem oberen Bereich in der Tintenkammer ansammelt, das Bläschen nicht
durch den oberen Spalt der Trennwand hindurch und wird daran gehindert,
in den Sensoraufnahmeflächenbereich
hinein zu fließen.
Wenn die Anzahl von Bläschen
in der Nähe
der Flüssigkeitsoberfläche ansteigt
und die Strömungskraft
der Bläschen
die Grenze der Kapillarkraft des Spalts überschreitet, bewegen sich
die Bläschen
von dem Spalt zum Inneren des Sensoraufnahmeflächenbereichs, während sie
sich vergrößern. In
diesem Vorgang werden die Bläschen
zerstört.
Daher wird das Bläschen
daran gehindert, in das Äußere des
Sensors einzutreten und sich im äußeren Bereich
des Sensors anzusammeln, und eine fehlerhafte Erfassung des Flüssigkeitsfüllstands
mittels des piezoelektrischen Elements, das einen Teil des Flüssigkeits-Füllstands-Sensors
bildet, wird verhindert.
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In
der Erfindung nach Patentanspruch 10 sind mehrere der Trennwände so vorgesehen,
dass sie voneinander in einer horizontalen Richtung getrennt sind.
Daher kann der Eintritt des Luftbläschens in den Sensoraufnahmeflächenbereich
hinein noch deutlicher verhindert werden.
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In
der Erfindung nach Patentanspruch 11 ist die Trennwand so vorgesehen,
dass ein Teil des Aufnahmeflächenbereichs
in der Nähe
des oberen Spalts in Richtung des Flüssigkeits-Füllstands-Sensors
gespreizt und verbreitert ist. Daher wird das Bläschen leicht ausgedehnt und
dann zerstört,
wenn das Bläschen
durch den oberen Spalt hindurchtritt.
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In
der Erfindung nach Patentanspruch 5 hat der obere Zwischenraum oder
Spalt eine Größe von 0,5
mm bis 1 mm, so dass das Bläschen,
das sich in dem oberen Bereich in dem Kartuschenhauptkörper angesammelt
hat, daran gehindert wird, direkt sich hin zu dem Sensoraufnahmeflächenbereich
zu bewegen, und wenn sich das Bläschen
hin zum Sensoraufnahmeflächenbereich
bewegt, schwillt es an und wird verlässlich zerstört.
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In
der Erfindung nach Patentanspruch 18 ist der Abstand zwischen dem
oberen Spalt der Trennwand und dem Flüssigkeits-Füllstands-Sensor
auf mindestens 8 mm festgelegt, so dass das Bläschen zerstört werden kann, bevor es an
dem Sensor anhaftet.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den begleitenden Zeichnungen ist bzw. sind:
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1 eine
perspektivische Ansicht, um einen Umriss der grundlegenden Ausgestaltung
einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zu zeigen;
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2(a) und 2(b) perspektivische
Ansichten, um das Erscheinungsbild einer Tintenkartusche gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zu zeigen;
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3(a) und 3(b) Schnittansichten,
um schematisch die interne Struktur der Tintenkartusche gemäß der Ausführungsform
der Erfindung zu zeigen;
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4 eine
Schnittansicht, um den Sensoraufnahmeflächenbereich und seine Umgebung
in der Tintenkartusche in einem vergrößerten Maßstab in 3(a) zu zeigen;
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Anordnung, um eine Ausführungsform
eines Flüssigkeits-Füllstands-Sensors
zu zeigen, der an der Tintenkartusche anzubringen ist;
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6(a) und 6(b) eine
Draufsicht, um eine Ausführungsform
eines Sensorchips zu zeigen, der einen Teil des Flüssigkeits-Füllstands-Sensors bildet,
und eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 6(a);
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7(a) bis 7(e) Schnittansichten,
um die Funktion einer Trennwand in der Tintenkartusche gemäß der Ausführungsform
der Erfindung zu zeigen;
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8 eine
Schnittansicht, um eine weitere Ausführungsform der Trennwand in
der Tintenkartusche zu zeigen;
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9 eine
Schnittansicht, um eine weitere Ausführungsform der Trennwand in
der Tintenkartusche zu zeigen;
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10(a) und 10(b) eine
Frontansicht, um eine weitere Ausführungsform einer Tintenkartusche
der Erfindung zu zeigen als die Struktur einer Tintenspeicherkammer,
und eine vergrößerte Frontansicht
eines Flächenbereichs
in der Nähe
eines Spalts, der in dem oberen Bereich der Tintenkartusche ausgebildet
ist;
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11(a) und 11(a) schematische
Darstellungen, um den Vorgang zur Erfassung der Tinte in der Tintenkartusche
zu zeigen; und
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12 eine
Frontansicht, um eine andere Ausführungsform einer Tintenkartusche
der Erfindung als die Struktur einer Tintenspeicherkammer zu zeigen.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Mit
Bezug auf die begleitenden Zeichnungen sind nun bevorzugte Ausführungsformen
einer Tintenkartusche und einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
gezeigt, welche die Tintenkartusche verwendet, welche die Erfindung
verkörpert.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, um einen Umriss der generellen Ausgestaltung
einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung zu zeigen. Eine schwarze Tintenkartusche 122 sowie
farbige Tintenkartuschen 123 zum Zuleiten von Tinte zu
einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf 120 sind abnehmbar
an der oberen Fläche
eines Laufwagens 121 platziert, wobei der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf 120 an der
Bodenfläche
des Laufwagens platziert ist. Die Farbtintenkartusche 123 ist
schmaler als die schwarze Tintenkartusche 122.
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Eine
Ausführungsform
der oben beschriebenen Tintenkartusche wird nun diskutiert, wobei
eine Farbtintenkartusche als Beispiel betrachtet wird.
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Die 2(a) und 2(b) sind
perspektivische Ansichten, um das Erscheinungsbild einer Tintenkartusche
gemäß einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung zu zeigen. Ein Behälterhauptkörper 2 mit
einer ebenen Gestalt fast wie ein Rechteck, das zu einer Seite hin
offen ist, und ein Deckel 3 zum Verschließen der Öffnung des
Behälterhauptkörpers 2 bilden
einen Behälter
zum Speichern von Tinte.
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Der
Behälterhauptkörper 2 ist
am Boden mit einer Tintenzuleiteöffnung 4 ausgebildet,
die mit einer hohlen Tintenzuleitenadel (nicht dargestellt) verbunden
werden kann, welche mit dem Aufzeichnungskopf kommuniziert, und
an oberen Seiten mit einem Rückhalteelement 5,
das an dem Laufwagen der Aufzeichnungsvorrichtung angebracht und
von diesem gelöst
werden kann, und einem Griffelement 6, wobei das Rückhalteelement 5 und
das Griffelement 6 integral mit dem Behälterhauptkörper 2 platziert sind.
Ein Speichermittel 7 ist unterhalb des Rückhaltelements
vorgesehen, und eine Ventilaufnahmekammer 8 ist unterhalb
des Griffelements 6 vorgesehen.
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Ein
nicht dargestellter Ventilkörper,
der geöffnet
und geschlossen wird, wenn die Tintenzuleitenadel eingesetzt und
entfernt wird, ist in der Tintenzuleiteöffnung 4 untergebracht.
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Es
wird nun der Innenraum des Behälterhauptkörpers 2 (das
Innere der Tintenkartusche) mit Bezug auf die 3(a) und 3(b) und 4 diskutiert.
Die 3(a) und 3(b) sind Schnittansichten,
um schematisch den inneren Aufbau der Tintenkartusche gemäß der Ausführungsform
der Erfindung zu zeigen. 4 ist eine Schnittansicht, um
den Hauptbereich der Tintenkartusche gemäß der Ausführungsform der Erfindung in
einem vergrößerten Maßstab zu
zeigen.
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Wie
es in den 3(a) und 3(b) dargestellt
ist, ist der Innenraum des Behälterhauptkörpers 2 in
einen oberen und einen unteren Bereich unterteilt mittels einer
Trennwand 10, die sich so erstreckt, dass die Seite der
Trennwand 10, auf der sich die Tintenzuleiteöffnung befindet,
geringfügig
abwärts
in einer Schwerkraftrichtung ist, wenn die Tintenkartusche mit Bezug
auf den Aufzeichnungskopf angeschlossen ist. Der Flächenbereich
im unteren Bereich des Innenraums dient als untere Tintenspeicherkammer 11,
die zur Atmosphäre
hin offen ist in einem mit dem Aufzeichnungskopf verbundenen Zustand
der Kartusche. Andererseits dient der Flächenbereich des oberen Bereichs
als erste obere Tintenspeicherkammer 16 und als zweite
obere Tintenspeicherkammer 17, die oberhalb der unteren
Tintenspeicherkammer 11 positioniert sind. Die beiden oberen Tintenspeicherkammern 16 und 17 sind
aneinander angrenzend mit einer vertikalen Wand 41 dazwischen.
Die vertikale Wand 41 ist in einem unteren Bereich mit
einer seitlich geöffneten
Verbindungsöffnung 41a ausgebildet.
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Ein
Abteil 19, das mit der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 über einen
Verbindungsdurchflusskanal 18 kommuniziert, ist in der
unteren Tintenspeicherkammer 11 ausgebildet. Demzufolge steigt
Tinte von dem Abteil 19 in dem Verbindungsdurchflusskanal 18 auf,
um in Richtung der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 und
in diese hinein zu strömen
(siehe Tinte A in 4). Das Abteil 19 ist mit
einer oberen Verbindungsöffnung 19a versehen, die
hin zum oberen Flächenbereich
der unteren Tintenspeicherkammer 11 geöffnet ist, und mit einer unteren
Verbindungsöffnung 19b,
die hin zum unteren Flächenbereich
der unteren Tintenspeicherkammer 11 geöffnet ist.
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Die
untere Tintenspeicherkammer 11 ist in einem oberen Bereich
mit einer Durchgangsöffnung (einer
offenen Öffnung) 67 ausgebildet,
die mit der Atmosphäre über einen
Luftdurchflusskanal (einen Flächenbereich 43 etc.)
kommuniziert, wenn die Kartusche an dem Laufwagen 121 der
Aufzeichnungsvorrichtung platziert ist. Demzufolge wird, wenn die Tintenkartusche 1 in
einem Kartuschenhalter platziert ist, die Atmosphäre in die
stromaufwärtigste
Tintenspeicherkammer eingeleitet, in dieser Ausführungsform die untere Tintenspeicherkammer 11, über den Luftdurchflusskanal.
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In
der Kartusche dieser Ausführungsform sind
die Durchmesser der unteren Verbindungsöffnung 19b und der
Verbindungsöffnung 41b so
gewählt,
dass Tinte in der Reihenfolge der unteren Tintenspeicherkammer 11,
der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 und der zweiten
oberen Tintenspeicherkammer 17 verbraucht wird.
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Die
erste obere Tintenspeicherkammer 16 ist stromaufwärts von
der zweiten oberen Tintenspeicherkammer 17 und stromabwärts von
der unteren Tintenspeicherkammer 11 platziert. Ein Flüssigkeits-Füllstands-Sensor 61,
der zu der vertikalen Wand 41 hinweist und oberhalb der
Durchgangsöffnung 67 positioniert
ist, ist an der Umgebung der oberen Ecke (Seitenwand) in der ersten
oberen Tintenspeicherkammer 16 angebracht. Der Flüssigkeits-Füllstands-Sensor 61 hat
ein piezoelektrisches Element zum Erfassen des Tintenfüllstands
in der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
des Flüssigkeits-Füllstands-Sensors 61.
Ein Gehäuse 100 ist durch
Ziehen von Metall oder Spritzgießen eines polymerischen Materials
als röhrenförmiger Körper mit geschlossenem
Ende ausgebildet, der an seinem Boden mit einem Fenster 101 zum
Freilegen eines Sensorchips 110 (später beschrieben) ausgebildet ist.
Eine Bodenplatte 103 mit einer solchen Durchgangsöffnung 102,
dass ein piezoelektrisches Element 116 des Sensorchips 110 freigelegt
werden kann, ist an der Bodenfläche
des Gehäuses 100 über eine
Klebeschicht 104 befestigt. Der Sensorchip 110 ist
so platziert, dass er hinsichtlich seiner Anordnung dem Fenster 101 entspricht,
und ein anisotroper Leiter 105 ist in dem Gehäuse 100 untergebracht,
so dass er in Kontakt mit der Oberfläche des Sensorchips 110 gerät.
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Eine
Verdrahtungsplatte 106, wie beispielsweise ein flexibles
Kabel, ist auf der Oberfläche
des anisotropen Leiters 105 platziert, der anisotrope Leiter 105 ist
in einem komprimierten Zustand mit Klebeband 107 mit der
Intervention eines Deckels etc. wie erforderlich fixiert, und die
Verdrahtungsplatte 106 ist herausgezogen zur Oberfläche der
Kartusche, um dadurch den Flüssigkeits-Füllstands-Sensor 61 auszubilden.
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Die 6(a) und 6(b) zeigen
eine Ausführungsform
des Sensorchips 110. Eine Durchgangsöffnung 112 ist in
der Mitte eines Plattenelements 111 ausgebildet, und eine
Vibrationsplatte 113 ist auf der äußeren Fläche gestapelt und befestigt zum
Ausbilden eines Bretts 114. Eine untere Elektrode 115,
ein plattenartiges piezoelektrisches Element 116 und eine
obere Elektrode 117 sind auf der Oberfläche der Vibrationsplatte 113 ausgebildet,
und die Elektroden 115 und 117 sind mit Verbindungsanschlüssen 118 und 119 verbunden,
die so ausgeformt sind, dass sie von anderen Flächenbereichen geringfügig hervorstehen.
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Mit
dem Flüssigkeits-Füllstands-Sensor 61 tritt,
wenn ein Antriebssignal an das piezoelektrische Element 116 geliefert
wird und ein Vibrationsflächenbereich
der Vibrationsplatte 113 und das piezoelektrische Element 116 um
eine vorbestimmte Anzahl von Wiederholungen schwingt, eine verbleibende Schwingung
von dem Zeitpunkt an auf, an welchem das Antriebssignal angehalten
wird, und eine elektromotorische Gegenkraft tritt in dem piezoelektrischen Element 116 auf.
Die verbleibende Schwingung hängt
ab von der Veränderung
in der akustischen Impedanz, die durch den Umstand verursacht wird,
ob die Vibrationsplatte 113 und die Tinte in Kontakt miteinander
kommen oder nicht. Daher wird die elektromotorische Gegenkraft gemessen,
wodurch bestimmt werden kann, ob der Schwingungsflächenbereich
des Flüssigkeits-Füllstands-Sensors 61 in
Kontakt mit Tinte ist oder nicht. Wenn Tinte in der ersten oberen
Tintenspeicherkammer 16 verbraucht wird und der Tintenfüllstand
nach unterhalb des Schwingungsflächenbereichs
des Tintensensors fällt,
wird daher zumindest der akustische Impedanzunterschied erfasst,
der durch die Füllstandsveränderung verursacht
wird. Es kann erfasst werden, ob ausreichend Tinte gespeichert ist
oder eine gegebene Menge oder mehr Tinte in der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 verbraucht
wird.
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Wieder
mit Bezug auf 3 ist eine Trennwand 62,
die den Flüssigkeits-Füllstands-Sensor 61 bedeckt,
in der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 vorgesehen.
Die Trennwand 62 unterteilt die erste obere Tintenspeicherkammer 16 in
einen Sensoraufnahmeflächenbereich 65,
in welchem der Sensor 61 vorgesehen ist, und einen weiteren
Tintenspeicherflächenbereich.
In dieser Ausführungsform
ist die Trennwand 62 so vorgesehen, dass sie zu dem Sensor 61 hinweist.
Die Trennwand 62 ist als eine Wand mit einem Gradienten
(ungefähr
35 Grad mit Bezug auf die Sensoranbringfläche) ausgebildet, der in Richtung
der vertikalen Wand 41 von einer Seitenwand der ersten
oberen Tintenspeicherkammer 16 ansteigt und eine Breite
hat, die im Wesentlichen der Tiefe (der Breite) der ersten oberen
Tintenspeicherkammer 16 entspricht, nämlich eine solche Breite, dass
die Wand 62 als Trennwand zum Verhindern des Eintritts
eines Bläschens
dienen kann. In dieser Ausführungsform
ist die Trennwand 62 als gekippte Rippe ausgebildet, die
integral mit dem Behälterhauptkörper ausgeformt
ist. Demzufolge kann ein Bläschen
(gezeigt in 7), das auftritt, wenn
Tinte verbraucht wird, von der unteren Seite zur oberen Seite geführt werden
und kann auf der dem Sensor 61 gegenüberliegenden Seite gefangen
werden. Ein Sensoraufnahmeflächenbereich 65 ist
zwischen der Trennwand 62 und inneren Wänden (einer oberen Wand und
einer Seitenwand) der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 ausgebildet.
Der Sensoraufnahmeflächenbereich 65 hat
einen oberen Spalt 63 als einen ersten Spalt sowie einen
unteren Spalt 64 als einen zweiten Spalt. Der Flächenbereich 65 nimmt
einen Teil des Sensors 61 auf und zerstört das Luftbläschen a,
das durch den oberen Spalt 63 hindurchgetreten ist.
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Der
obere Spalt 63 ist zwischen der oberen Kante der Trennwand 62 und
der oberen Wand der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 ausgebildet.
Der obere Spalt 63 ist auf ein Abmaß von ungefähr 0,5 mm bis 1 mm festgelegt.
Bevor die Durchflusskraft eines Bläschens a' außerhalb
des Sensoraufnahmeflächenbereichs 65 (in
dem anderen Tintenspeicherflächenbereich)
die Grenze der Kapillarkraft überschreitet,
die durch den oberen Spalt 63 produziert wird, nämlich die
Haltekraft eines Meniskus von Tinte, der in dem oberen Spalt 63 ausgebildet
ist, wird das Bläschen
a' demzufolge nicht
in den Sensoraufnahmeflächenbereich 65 von
dem oberen Spalt 63 aus eingeführt. Wenn die Durchflusskraft des
Bläschens
a' die Grenze der
Kapillarkraft überschreitet,
die von dem oberen Spalt 63 erzeugt wird, wird das Bläschen a' in den Sensoraufnahmeflächenbereich 65 hinein
aus dem oberen Spalt 63 eingeführt.
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Wenn
der obere Spalt 63 kleiner ist als 0,5 mm, strömt das Bläschen a' nicht in den Sensoraufnahmeflächenbereich 65 hinein
aus dem oberen Spalt 63 und verbleibt angesammelt in dem
oberen Bereich in der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16.
Wenn andererseits der obere Spalt 63 größer ist als 1 mm, strömt das Bläschen a' in den Sensoraufnahmeflächenbereich 65 hinein
aus dem oberen Spalt 63 wie es ist und haftet an dem Sensor 61 an.
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Andererseits
ist der untere Spalt 64 zwischen der unteren Kante der
Trennwand 62 und der Seitenwand der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 ausgebildet.
Der untere Spalt 64 ist auf ein Abmaß von kleiner als 0,5 mm festgelegt.
Demzufolge strömt das
Bläschen
a' nicht in den
Sensoraufnahmeflächenbereich 65 hinein
aus dem unteren Spalt 64, und nur Tinte A strömt, so dass
der Tintenfüllstand
in dem Sensoraufnahmeflächenbereich 65 mit
dem Tintenfüllstand
außerhalb
des Sensoraufnahmeflächenbereichs 65 übereinstimmt (in
dem anderen Bereich der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16).
In dieser Ausführungsform
kann, da eine Verbindungsöffnung 18a des
Verbindungsdurchflusskanals 18, die zur oberen Tintenspeicherkammer 16 hin
offen ist und durch welche hindurch Luft in die obere Tintenspeicherkammer 16 eingeleitet
wird, versetzt von dem unteren Spalt 64 in Richtung des
oberen Spalts 63 in der oberen Richtung vorgesehen ist,
der untere Spalt 64 auf ein größeres Abmaß festgelegt werden, vorzugsweise
in einem Bereich von 0,5 bis 3 mm.
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Die
zweite obere Tintenspeicherkammer 17 ist anschließend an
den seitlichen Bereich der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 platziert.
In der zweiten oberen Tintenspeicherkammer 17 ist eine Filterkammer 34 durch
eine ringförmige
Wand 24 definiert.
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Eine
Kammer 33 zur Aufnahme eines Differentialdruck-Regelventils ist
auf der Rückseite
der Filterkammer 64 mit einer dazwischen vorgesehenen Trennwand 25 vorgesehen,
wie in 3(b) dargestellt. Die Kammer 33 ist
in Verbindung gebracht mit der Tintenzuleiteöffnung 4 durch einen
ausgenommenen Bereich 35. Die Trennwand 25 ist
mit Durchgangsöffnungen 25a zum
Führen
von Tinte A zu der Kammer 33 aus der Filterkammer 34 ausgebildet.
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Eine
Trennwand 26 mit einer Verbindungsöffnung 26a, die zu
beiden Seiten (seitlich) geöffnet ist,
ist zwischen den Trennwänden 24 und 10 vorgesehen.
Eine Trennwand 27 mit einer Verbindungsöffnungen 27a, die
seitlich geöffnet
ist, ist in einer Seite der Trennwand 24 (der ersten oberen
Tintenspeicherkammer 16 gegenüberliegenden Seite) vorgesehen.
Ein Verbindungskanal 28, der mit der Verbindungsöffnung 27a kommuniziert
und sich in einer vertikalen Richtung erstreckt, ist zwischen der
Trennwand 27 und dem Behälterhauptkörper 2 vorgesehen.
Der Verbindungskanal 28 ist in Verbindung gebracht mit
der Filterkammer 34 durch eine Durchgangsöffnung 29 und
Flächenbereiche 30 und 30a.
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Gemäß der beschriebenen
Konfiguration ist, wenn die Tintenkartusche 1 in dem Kartuschenhalter der
Aufzeichnungsvorrichtung platziert ist, die untere Tintenspeicherkammer 11 zur
Atmosphäre
hin offen durch die Durchgangsöffnung 67 und
den Luftdurchflusskanal (den Flächenbereich 43 etc.).
Der Ventilkörper
(nicht dargestellt) in der Tintenzuleiteöffnung 4 wird geöffnet, wenn
die Tintenzuleitenadel (nicht dargestellt) eingesetzt wird.
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Wenn
der Aufzeichnungskopf Tinte A verbraucht, fällt der Druck der Tintenzuleiteöffnung 4 unterhalb
einen festgesetzten Wert, und daher wird ein Differentialdruck-Regelventil
in der Kammer 33 geöffnet
(wenn der Druck der Tintenzuleiteöffnung 4 oberhalb
eines gegebenen Werts ansteigt, wird das Differentialdruck-Regelventil
geschlossen), und Tinte A in der Kammer 33 fließt in den
Aufzeichnungskopf durch die Tintenzuleiteöffnung 4.
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Wenn
der Verbrauch der Tinte in dem Aufzeichnungskopf fortschreitet,
strömt
Tinte A in der unteren Tintenspeicherkammer 11 in die erste
obere Tintenspeicherkammer 16 durch das Abteil 19 und den
Verbindungsdurchflusskanal 19.
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Andererseits
strömt,
wenn Tinte verbraucht wird, Luft hinein durch die Durchgangsöffnung 67,
die mit der Atmosphäre
kommuniziert, und der Tintenfüllstand
in der unteren Tintenspeicherkammer 11 sinkt ab. Wenn Tinte
A verbraucht wird und der Tintenfüllstand bei der Verbindungsöffnung 19a ankommt, strömt außerdem Tinte
aus der unteren Tintenspeicherkammer 11 in die erste obere
Tintenspeicherkammer 16 über den Verbindungsdurchflusskanal 18 zusammen
mit Luft. Demzufolge wird das Luftbläschen a in der ersten oberen
Tintenspeicherkammer 16 durch eine Auftriebskraft aufwärts bewegt,
und nur Tinte A strömt
in die zweite obere Tintenspeicherkammer 17 hinein durch
die Verbindungsöffnung 41a in
dem unteren Bereich der vertikalen Wand 41. Die Tinte A
tritt durch die Verbindungsöffnung 27a der Trennwand 27 hindurch
aus der zweiten oberen Tintenspeicherkammer 17, steigt
in dem Verbindungskanal auf und strömt aus dem Verbindungskanal 28 durch
die Durchgangsöffnung 29 und
die Flächenbereiche 30 und 30a in
den oberen Bereich der Filterkammer 34.
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Anschließend tritt
die Tinte A in der Filterkammer 34 durch einen Filter hindurch
und strömt
in die Kammer 33 durch die Durchgangsöffnungen 25a hindurch.
Außerdem
tritt die Tinte durch eine Durchgangsöffnung hindurch, die geöffnet wird,
wenn das Differentialdruck-Regelventil geöffnet wird, und bewegt sich
dann abwärts
in dem ausgenommen Bereich 35 und strömt in die Tintenzuleiteöffnung 4 hinein.
So kann die Tinte von der Tintenkartusche zu dem Aufzeichnungskopf
geleitet werden.
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Es
wird nun die Funktion der Trennwand 62 mit Bezug auf die 7(a) bis 7(e) beschrieben.
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Wenn
Tinte verbraucht wird, wird, wenn Tinte aus der unteren Tintenspeicherkammer 11 in
die erste obere Tintenspeicherkammer 16 über den
Verbindungsdurchflusskanal 18 zusammen mit Luft strömt und das
Luftbläschen
a in Tinte A in der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 aufwärts bewegt
wird, die Funktion der Trennwand 62 ausgeübt.
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Das
heißt,
wenn Tinte A verbraucht wird, tritt das Luftbläschen a in die erste obere
Tintenspeicherkammer 16 entsprechend dem Tintenverbrauch
ein. Das Luftbläschen
a wird durch die Trennwand 62 geführt, die schräg mit Bezug
auf die Flüssigkeitsoberfläche platziert
ist, so dass das Luftbläschen
a zu einer Position entfernt von dem Sensoraufnahmeflächenbereich 65 bewegt
wird (7(a)). Das Luftbläschen a
sammelt sich in dem oberen Raum als Luftbläschen a' durch die Auswirkung eines oberflächenaktiven
Mittels etc., das sich in der Tinte befindet.
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Da
die Anzahl der Luftbläschen
a, die eingetreten sind, ansteigt in Verbindung mit dem Tintenverbrauch,
steigt die Anzahl der Bläschen
a' in dem oberen
Raum (7(b)), und schließlich kommen
die Bläschen
a' bei dem oberen
Spalt 63 der Trennwand 62 an.
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Wenn
Tinte A weiter verbraucht wird in diesem Zustand, wirkt die Kraft
der Bewegung der Bläschen
a', produziert durch
die Luftbläschen
a, von dem Raum S zu dem unteren Spalt 63, auf die Luftbläschen a' durch die Auftriebskraft
ein. Da diese Kraft kleiner ist als die Kapillarkraft eines Meniskus
M, der in dem oberen Spalt 63 auftritt, können die
Bläschen a' nicht durch den
oberen Spalt 63 hindurchtreten und sammeln sich, so dass
um den oberen Spalt 63 herum anschwellen (7(c)). Der Sensoraufnahmeflächenbereich 65 ist
in Verbindung gebracht mit der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 durch den
unteren Spalt 64 der Trennwand 62, aber es treten
keine Bläschen
in den Sensoraufnahmeflächenbereich 65 hinein
durch den unteren Spalt 64, und daher wird der Füllstand
der Tinte A in dem Sensoraufnahmeflächenbereich 65 in
dem anfänglichen
Zustand gehalten.
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Wenn
weiter Tinte A verbraucht wird und die Durchflusskraft der Bläschen a' in der Umgebung
der Flüssigkeitsoberfläche der
Tinte die Grenze der Kapillarkraft des Meniskus M in dem oberen
Spalt 63 überschreitet,
werden die Bläschen
a' miteinander vor
dem oberen Spalt 63 zu einem größeren Bläschen a'' kombiniert,
welches nach und nach durch einen engen Raum des oberen Spalts 33 hindurch
getreten ist und aus dem oberen Spalt 63 ausströmt (in den
Sensoraufnahmeflächenbereich 65 hinein),
während
es auswärts
wächst
wie eine Seifenblase (7(d)).
Wenn das größere Bläschen a'' bis zu einem Grenzpunkt anwächst, wird
das größere Bläschen a'' zerstört in dem Sensoraufnahmeflächenbereich 65 (7(e)).
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Das
heißt,
da der Sensoraufnahmeflächenbereich 65 so
ausgebildet ist, dass er sich nach und nach in Richtung des Sensors
erweitert von dem oberen Spalt 63 aus, wird das Bläschen a'', das in den Sensoraufnahmeflächenbereich 65 einströmt, nach und
nach in dem Sensoraufnahmeflächenbereich 65 vergrößert und
wird zerstört.
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In
dieser Ausführungsform
ist die Trennwand 62 so vorgesehen, dass sie den sich nach
und nach erweiternden Sensoraufnahmeflächenbereich 65 bildet,
und daher wird das Bläschen
a'', das sich von dem
oberen Spalt 63 aus zu dem Sensoraufnahmeflächenbereich 65 bewegt,
einfach vergrößert und zerstört.
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Wenn
die Anzahl der Bläschen
a' ansteigt und
die Bläschen
a' in dem oberen
Spalt 63 anschwellen, wird dann das entstehende Bläschen a'' in dem Sensoraufnahmeflächenbereich 65 vergrößert und
wird dann wie oben beschrieben zerstört. Jedes Mal, wenn das Bläschen a'' zerstört wird, verändert sich
der Tintenfüllstand
in dem Sensoraufnahmeflächenbereich 65,
so dass er dem Tintenfüllstand
in der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 entspricht (siehe 7(e)).
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In
der Ausführungsform
wird daher die Ansammlung von Bläschen,
die durch Tinte A verursacht werden, im Außenbereich des Sensors unterdrückt, so
dass eine große
Anzahl von kleinen Bläschen
a' verlässlich daran
gehindert werden kann, in den Flächenbereich
des Sensors 61 hinein zu strömen, und sich an dem Sensor 61 abzulagern.
Eine Fluktuation in den Frequenzeigenschaften der verbleibenden
Schwingung für
die Erfassung des Füllstands
kann unterdrückt
werden, und der Tintenfüllstand
in der Tintenkartusche kann stabil und mit hoher Genauigkeit erfasst
werden.
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In
der Ausführungsform
ist die Trennwand 62 als gekippte Rippe ausgebildet, so
dass die Bläschen a' dazu gebracht werden
können,
in den Sensoraufnahmeflächenbereich 65 aus
dem oberen Spalt 63 hinein zu strömen und nach und nach vergrößert und zerstört werden
können
durch die Verbreiterung des Sensoraufnahmeflächenbereichs 65. Demzufolge wird
die Verbreiterung des Sprühstrahls,
der erzeugt wird, wenn die Bläschen
a' zerstört werden,
klein, und eine durch den Sprühstrahl
verursachte Fluktuation in der akustischen Impedanz kann soweit
wie möglich
verhindert werden, und der Flüssigkeitsfüllstand kann
verlässlich
erfasst werden.
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In
der Ausführungsform
ist der Fall beschrieben worden, wo die Trennwand 62 um
45 Grad mit Bezug auf die Anbringfläche des Sensors 61 geneigt ist,
aber die Erfindung ist nicht darauf begrenzt. Wenn die Trennwand 62 unter
so einem Winkel eingestellt ist, dass sie in einer Richtung geneigt
ist, in welcher Luftbläschen,
die in der Tinte aufwärts
bewegt werden, von dem Sensoraufnahmeflächenbereich 65 weggebracht
werden, beispielsweise unter einem Winkel von 30 bis 60 Grad, wird
das Luftbläschen
a einfach mittels der Trennwand 62 von der unteren hin
zur oberen Seite geführt.
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Es
wird bevorzugt, den geneigten Winkel mit Bezug auf die Flüssigkeitsoberfläche im Bereich
von 30 bis 60 Grad festzulegen. Außerdem bedeutet der Ausdruck
Flüssigkeitsoberfläche hier
die Flüssigkeitsoberfläche der
Tinte, wenn die Tintenkartusche an der Aufzeichnungsvorrichtung
angebracht ist.
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In
der Ausführungsform
ist es wünschenswert,
dass der Abstand zwischen der Trennwand 62 und dem Sensor 61 (das
kürzeste
Abmaß)
8 bis 12 mm beträgt.
Wenn dieser Abstand sich in dem Bereich befindet, kann eine fehlerhafte
Erfassung des Tintenfüllstands,
verursacht durch das geschwollene Bläschen in Kontakt mit dem Sensor 61,
bevor das Bläschen
zerstört
wird, verhindert werden. Die Steifigkeit des Behälterhauptkörpers 2 in dem äußeren Bereich
des Sensors kann verbessert werden, und eine gute Erfassungseigenschaft
(Schwingungseigenschaft) kann in dem Sensor 61 vorgesehen
werden.
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Außerdem ist
in der Ausführungsform
der Fall beschrieben worden, so die Trennwand 62 eine gekippte
Rippe ist, die Erfindung ist aber nicht darauf begrenzt. Wenn die
Trennwand 62 eine Rippe 201 ist, die gestaltet
ist wie ein kreisförmiger
Bogen, wie in 8 dargestellt, oder eine Rippe 202,
die wie ein Haken gestaltet ist, wie in 9 dargestellt,
können auch
Vorteile vorgesehen werden, die grob so ähnlich sind wie diejenigen
der Ausführungsform.
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10(a) zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung als
die Struktur eines Behälterhauptkörpers 2.
In der Ausführungsform
weist eine Wand 41 zum Unterteilen einer ersten oberen
Tintenspeicherkammer 16 und einer zweiten oberen Tintenspeicherkammer 17,
die ausgebildet ist oberhalb einer unteren Tintenspeicherkammer 11,
einen unteren Bereich auf, der als vertikale Wand 41b ausgebildet ist,
und einen oberen Bereich, der als eine Neigung 41c ausgebildet
ist, die zur Seitenwand geneigt ist.
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Ein
Flüssigkeits-Füllstands-Sensor 61 ist
in der zweiten oberen Tintenspeicherkammer 17 so platziert,
dass er innerhalb der Projektionsebene der Neigung 41c vorgesehen
ist, und eine geneigte Wand 72 ist so ausgebildet, dass
sie einen Spalt 70 zwischen ihrem unteren Ende und der
Neigung 41c definiert und einen Spalt 71 in ihrem
oberen Ende, und so dass sie zu dem Sensor 61 hinweist.
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Demzufolge
ist, wie in 10(b) dargestellt, ein Flächenbereich
der Sensoraufnahmekammer 73 in der Umgebung des Spalts 71 sich
verjüngend
ausgebildet (verbreitert) in Richtung des Sensors 61 unter
einem vorbestimmten Winkel θ,
und wenn das Luftbläschen
aus dem Spalt 71 in die Sensoraufnahmekammer 73 herausgedrückt wird,
wird daher das Luftbläschen
leicht ausgedehnt und dann zerstört.
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Die
Wand 72 ist so geneigt, dass der Sensor 61 innerhalb
der Projektionsebene vorhanden ist und dass der Abstand zwischen
dem oberen Bereich und dem Sensor 61 groß wird.
Die Wand 72 hat eine Breite, die so ausgewählt ist,
dass die zweite obere Tintenspeicherkammer 17 unterteilt
werden kann, oder eine Breite, die so ausgewählt ist, dass ein Luftbläschen nicht
von einer Seite aus eintritt. Die Neigung 71c und die Wand 72 definieren
einen Sensoraufnahmeflächenbereich 73,
der ausgebreitet ist und erweitert in dem unteren Bereich.
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Vorzugsweise
ist der untere Spalt 70 auf ungefähr 0,5 bis 1 mm festgelegt,
um ein Beispiel zu nennen, so dass er schmaler ist als die Größe eines Luftbläschens,
das in der Tinte vorkommt, und das aufwärts bewegt wird, und dass er
nicht mit dem Abwärtsfluss
der Tinte interferiert. In dieser Ausführungsform kann, da eine Verbindungsöffnung 41a von
dem unteren Spalt 70 in Richtung des oberen Spalt 71 in
der horizontalen Richtung versetzt ist, der untere Spalt 70 auf
ein größeres Abmaß eingestellt werden,
vorzugsweise weniger als 3,0 mm.
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Gemäß der Ausführungsform
strömt,
wie in 11(a) dargestellt, Tinte, die
in die erste obere Tintenspeicherkammer 16 über einen
Verbindungsdurchflusskanal 18 einströmt, durch eine Verbindungsöffnung 41a am
Boden der Wand 41 in die zweite obere Tintenspeicherkammer 17 hinein.
Wenn die in die Kammer hineinströmende
Tinte ein Luftbläschen
beinhaltet, steigt das Luftbläschen
entlang der vertikalen Wand 41b auf und steigt weiter auf
entlang der geneigten Wand 72 in Richtung weg von dem Sensor 61.
Demzufolge sammelt sich das Luftbläschen in dem oberen Bereich
der zweiten oberen Tintenspeicherkammer 17, ohne in den
Sensoraufnahmeflächenbereich 73 einzutreten.
Wenn außerdem
die Tinte A vorhanden ist, wird daher das Auftreten einer Luftschicht,
wenn das Luftbläschen
a in den Sensoraufnahmeflächenbereich 73 eintritt,
verhindert.
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Andererseits
strömt,
wenn Tinte A verbraucht wird, wenn Tinte in der ersten oberen Tintenspeicherkammer 16 vollständig verbraucht
ist und der Flüssigkeitsfüllstand
der Tinte A in der zweiten oberen Tintenspeicherkammer 17 sich
absenkt, Tinte in dem Sensoraufnahmeflächenbereich 73 au
dem Spalt 70 heraus, und eine Luftschicht B bildet sich
in dem oberen Bereich des Sensoraufnahmeflächenbereichs 73, wie
in 11(b) dargestellt.
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Daher
verändert
sich die elektromotorische Gegenkraft, die durch die verbleibende
Schwingung eines piezoelektrischen Elements 116 erzeugt
wird, das Teil des Sensors 60 ist, so dass die Tatsache, dass
der Flüssigkeitsfüllstand
der Tinte A niedriger wird als eine Erfassungsfläche 61a des Sensors 61, erfasst
werden kann.
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In
der Ausführungsform
ist der Sensor 61 so platziert, dass die Erfassungsfläche 61a der
Flüssigkeitsoberfläche der
Tinte gegenüber
liegt, so dass der Zeitpunkt, zu welchem die Flüssigkeitsoberfläche der
Tinte den Sensor 61 verlässt, klarer erfasst werden
kann als in der oben beschriebenen Ausführungsform.
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Da
der Sensor 61 an der Oberseite der Kartusche platziert
ist, kann das Auslaufen von Tinte aus dem Anbringflächenbereich
des Sensors 61 verhindert werden in dem an einem Aufzeichnungskopf platzierten
Zustand. Außerdem
ist der Sensor 61 an der geöffneten oberen Fläche eines
Laufwagens positioniert, selbst wenn die Tintenkartusche an dem Laufwagen
platziert ist, so dass es nicht notwendig ist, die Dicke des Sensors
unnötigerweise
zu vermindern, und die Flexibilität der Anordnung ist verbessert.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
ist die Trennwand 63, 72 zum Verhindern des Eintritts
eines Luftbläschens
und zum Zerstören
des Luftbläschens
aus einem Plattenelement ausgebildet, das Spalte von den Wänden des
Behälters
definiert, aber ähnliche
Vorteile werden auch vorgesehen, wenn ein Plattenelement mit einem
Sieb oder Schlitz mit einer kleineren Größe als das Luftbläschen verwendet
wird und die Maschengröße des Siebs
oder die Breite des Schlitzes geeignet beim oberen und/oder unteren
Bereich eingestellt wird. Die Trennwand 63, 72 ist
integral mit dem Behälterhauptkörper ausgebildet,
aber ähnliche
Vorteile werden auch vorgesehen, wenn die Trennwand separat von dem
Behälterhauptkörper ausgebildet
ist oder integral mit dem Deckel 3.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform definiert
eine Trennwand den Sensoraufnahmeflächenbereich. Eine weitere Trennwand 75 kann
aber entfernt von der Trennwand 72 in einer horizontalen Richtung
so platziert sein, dass ein Spalt 74 ähnlich dem oberen Spalt 63 ausgebildet
wird, der oben beschrieben ist, und so dass ein erweiternder Raum
in der Nähe
des Spalts 74 in Richtung des Sensors 61 definiert
wird, wie es in 12 dargestellt ist. In diesem
Fall werden Luftbläschen
durch die äußere Trennwand 65 blockiert
und zu dem oberen Bereich der Trennwand 65 geführt, so
dass die Bläschen durch
die Wirkung des oberen Spalts 74 zerstört werden können. Außerdem können eine kleine Anzahl von
Bläschen,
die zwischen der Trennwand 75 und der Trennwand 73 auftreten,
durch die Wirkung eines oberen Strahls 71 einer Trennwand 72 weiter
zerstört werden.
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Demzufolge
werden die Bläschen
bei den zwei Stufen zerstört,
so dass der Eintritt der Bläschen in
einen Sensoraufnahmeflächenbereich 73 hinein verlässlich blockiert
werden kann und Luftbläschen verlässlich daran
gehindert werden können,
an einem Flüssigkeits-Füllstands-Sensor 61 anzuhaften, der
in einem oberen Bereich platziert ist.