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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Tintenpatrone für
eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung,
welche eine solche Tintenpatrone umfasst.
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Eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung wie
ein Tintenstrahldrucker umfasst einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf,
der von einem Schreibwagen getragen wird und in dem Druck auf eine
Druckerzeugungskammer ausgeübt
wird. Diese Kammer wird in Fluidverbindung mit einem herkömmlichen Tintenbehälter auf
einer Seite der Kammer und einer Düsenöffnung auf einer anderen Seite
gehalten. Tintentropfen werden von der Düsenöffnung bei Erzeugung von Druck
in der Kammer ausgestoßen.
Eine Tintenpatrone, die entweder nur den herkömmlichen Tintenbehälter oder
den herkömmlichen
Tintenbehälter
sowie eine Mehrzahl von Kammern und Düsenöffnungen umfasst, kann zur
Versorgung des Aufzeichnungskopfes mit Tinte auf dem Schreibwagen
befördert
werden. Diese Tintenpatrone ist so aufgebaut, dass Tintentropfen
auf ein Aufzeichnungsmedium auf Grund von Druckdaten ausgestoßen werden,
während
der Schreibwagen hin und her bewegt wird.
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Da die Düsenöffnung des Aufzeichnungskopfes
an einer Position tiefer als der Tintenspiegel in der Tintenpatrone
angeordnet ist, wirkt der Flüssigkeitsdruck
der Tinte auf die Düsenöffnung.
Ein poröses
Material wird allgemein in der Tintenpatrone vorhanden sein, so
dass die Oberflächenspannung,
die vom porösen
Material verursacht wird, es zulässt, den
Druck innerhalb der Tintenpatrone etwas geringer zu halten als den
Druck an der Düsenöffnung,
um zu verhindern, dass Tinte aus der Düsenöffnung heraussiekert.
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Da die Tinte sich während der
Druckvorgänge
fortschreitend verbraucht und eine kleinere Menge an Tinte im porösen Material
aufgesaugt bleibt, wird die Oberflächenspannung, die durch das
poröse Material
verursacht wird, größer und
macht es somit schwierig, den Aufzeichnungskopf mit Tinte zu versorgen.
Daher wird nicht die gesamte Tinte, die in der Patrone enthalten
ist, verbraucht werden können.
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Auch wird die in der Tintenpatrone
aufbewahrte Tintenmenge aufgrund des porösen Materials, das sich in
der Tintenpatrone befindet, um das tatsächliche Volumen des porösen Materials
geringer sein als das Volumen der Tintenpatrone. Um diese verringerte
Tintenmenge in einer Patrone, die poröses Material einsetzt, auszugleichen,
ist eine größere Tintenpatrone
erforderlich, als dies ohne den Einsatz von porösem Material zur Aufnahme der
Tinte der Fall wäre,
um die gleiche Tintenmenge zu beinhalten.
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Um das oben erwähnte Problem zu lösen, wurde
eine Tintenpatrone für
einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf vorgeschlagen, zum Beispiel
wie im US Patent Nr. 4,677,447 (basierend auf JP-A-62 231759). Dieses
Patent zeigt einen Tintenbehälter, der
durch eine Wand in zwei Kammern getrennt ist, in der sich in einem
unteren Abschnitt ein Durchgangsloch befindet. Die Tinte wird dem
Aufzeichnungskopf von der ersten Kammer aus zugeführt.
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Ein Schirmrückschlagventil ist in dem Durchgangsloch
bewegbar angeordnet. Wenn der Tintendruck auf den Tintenkopf durch
Ausstoß von
Tinte aus der Kammer abnimmt, wird das Schirmrückschlagventil geöffnet, um
die Tinte von der ersten Kammer in die zweite Kammer zu leiten,
wo sie dann dem Aufzeichnungskopf vom zweiten Kammerhohlraum aus
zugeführt
wird.
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Gemäß der oben erwähnten Tintenpatrone braucht
kein poröses
Material in die Patrone eingebracht werden, so dass im Wesentlichen
eine größere Menge
an Tinte in der Tintenpatrone gespeichert werden kann. Der Einsatz
des Schirmrückschlagventils
wirft jedoch ein anderes Problem auf, da sein Versatzweg zu groß ist, um
die dem Aufzeichnungskopf zuzuführende
Tintenmenge genau anzupassen. In der Folge werden Schwankungen in
der zugeführten Tintenmenge
verursacht und die Druckqualität
nimmt ab.
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Da die Tinte in der ersten Kammer
vollständig
vom Aufzeichnungskopf abgesperrt ist, wenn das Schirmrückschlagventil
geschlossen ist, könnte
zusätzlich,
wenn eine Veränderung
in den Umweltbedingungen oder der Umgebungstemperatur das Volumen
der Tinte in der zweiten Kammer um auch nur so wenig wie zwei bis
fünf Prozent
anwachsen lässt, der
Druck in der ersten Kammer steigen und die Dichtung an einer Verbindungsöffnung,
welche die Tintenpatrone mit dem Aufzeichnungskopf verbindet, brechen.
Die Tinte könnte
durch die zerbrochene Dichtung durchsickern. Wenn die Patrone auf
den Aufzeichnungskopf aufgesetzt wird, wirkt dieser erhöhte Druck
des Weiteren auf den Aufzeichnungskopf, wobei der Unterdruck zwischen
dem Aufzeichnungskopf und dem Tintenbehälter nicht beibehalten werden
kann, wodurch wiederum Tinte aus dem Aufzeichnungskopf sickern könnte.
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Des Weiteren wird das Schirmrückschlagventil
in einem geschlossenen Zustand mit einem Druckunterschied von ungefähr 50 mmAq
gehalten, um eine stabile Tintenzufuhr zum Aufzeichnungskopf sicherzustellen.
Da diese Ventilschließkraft
gering ist, kann sich jedoch das Schirmrückschlagventil auf Grund einer
Schwingbewegung der Tinte im Tintentank wiederum auf Grund der Bewegung
des Schreibwagens, die zu vorübergehenden
Druckunterschieden auf das Ventil durch diese Bewegung führt, öffnen. Folglich
kann gleichmäßig sicheres
Drucken nicht gewährleistet
werden.
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Wenn zusätzlich Luft in einen Aufzeichnungskopf
eindringt, während
dieser mit Tinte versorgt wird, kann der Druck für den Ausstoß von Tintentropfen
durch die Luftblase, die innerhalb eines Tintendurchgangs des Aufzeichnungskopfes
auftritt, absorbiert werden. Daher kann es zu mangelhaften Druckergebnissen
kommen, wenn die Tintenpatrone zur Neige geht. Dieses Problem kann
auch auftreten, wenn eine Tintenpatrone vom Aufzeichnungskopf abgenommen
wird, wenn die Tinte nicht erschöpft
ist.
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Dementsprechend ist es wünschenswert, eine
Tintenpatrone bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Aufzeichnungskopf
verlässlich
mit Tinte zu versorgen, wenn ein geringer Druckunterschied zwischen
dem Aufzeichnungskopf und der Tintenpatrone auftritt, während ein
Unterdruck zwischen dem Aufzeichnungskopf und der Tintenpatrone,
der geeignet für
das Drucken ist, aufrecht erhalten wird, ohne durch eine beliebige
Schwingbewegung der in der Patrone enthaltenen Tinte auf Grund der
Bewegung des Schreibwagens, auf dem der Aufzeichnungskopf angebracht
ist, beeinflusst zu werden, und die auch in der Lage ist, Tinte
am Aussickern aus einer Tintenzuführöffnung der Patrone, die zum
Aufzeichnungskopf führt,
oder am Aussickern aus dem Aufzeichnungskopf auf Grund von Temperaturänderungen oder
anderen atmosphärischen
Veränderungen
zu hindern.
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Zusätzlich ist es wünsehenswert,
eine Tintenpatrone bereitzustellen, die verhindern kann, dass Luft
in den Aufzeichnungskopf zu dem Zeitpunkt eingesaugt wird, zu dem
die Tinte in der Tintenpatrone zur Neige geht oder wenn die Tintenpatrone
entfernt wird, bevor die gesamte Tinte erschöpft ist.
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Aus
US
5,343,226 ist eine Tintenpatrone für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
bekannt, bei der ein Ventil bereitgestellt ist, um zu verhindern, dass
Luft in den Aufzeichnungskopf eingesogen wird, und um Entleerung
von Tinte zu verhindern, wenn die Tintenpatrone entfernt wird.
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Die herkömmliche Tintenpatrone umfasst
ein Abdichtventil, welches in einem Tintenzufuhranschluss gehalten
ist, wobei das Abdichtventil versetzbar ist zwischen einer ersten
Position, in der das Abdichtventil vorgespannt ist, um den Tintenzufuhranschluss
zu schließen,
und einer zweiten Position, in der der Tintenzufuhranschluss in
Fluidverbindung mit dem Innenbereich eines Fluidbehälters gesetzt,
ist, um Tintenfluß von
dem Innenbereich des Behälters zu
ermöglichen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Tintenpatrone des oben veranschaulichten Typs bereitzustellen,
welche verbesserte Abdichteigenschaften aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
Bereitstellen einer Tintenpatrone, welche die im angehängten Anspruch
1 definierten Merkmale aufweist.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind
in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Weitere Aspekte und Vorteile der
Erfindung sind teils offensichtlich und teils aus der Beschreibung
und den Zeichnungen erkennbar.
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Zusätzlich umfasst die Erfindung
dementsprechend die Merkmale des Zusammenbaus, die Kombinationen
von Elementen und die Anordnungen von Teilen, die in den hierin
im Folgenden vorgestellten Zusammenbauten veranschaulicht werden.
Der Umfang der Erfindung wird in den Ansprüchen angegeben.
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Für
ein umfassenderes Verständnis
der Erfindung wird Bezug auf die folgende Beschreibung zusammen
mit den begleitenden Zeichnungen genommen, von denen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer vergleichbaren Tintenbehälterpatrone
ist (die keine Ausführungsform
der Erfindung bildet);
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2A und 2B Querschnittsansichten
eines Teils der Tintenbehälterpatrone
aus 1 sind, die zeigen,
wie der Membranventilsitz und der Ventilkörper arbeiten, wenn die Tintenpatrone
auf einen Aufzeichnungskopf aufgesetzt wird;
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2C eine
Querschnittsansicht der Tintenbehälterpatrone aus 1 ist, die den Ventilkörper zeigt,
wenn der Tintenpatrone Tinte zugeführt wird;
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3 ein
Graph ist, der den Zusammenhang zwischen einer austretenden Tintenmenge
und dem Fluiddruckventil der Tintenpatrone aus 1 darstellt;
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4 eine
Querschnittsansicht eines Teils einer vergleichbaren Tintenbehälterpatrone
ist (die keine Ausführungsform
der Erfindung bildet), wobei die Figur die Tintenzuführkammer
und ihre Umgebung zeigt;
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5 eine
Querschnittsansicht einer vergleichbaren Tintenbehälterpatrone
ist (die keine Ausführungsform
der Erfindung bildet);
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FIG. 6A und 6B Querschnittsansichten eines Teils der
Tintenbehälterpatrone
der Tintenbehälterpatrone
aus 5 sind, die zeigen,
wie der Membranventilsitz und der Ventilkörper arbeiten, wenn die Tintenpatrone
auf einen Aufzeichnungskopf aufgesetzt wird;
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6C ebenfalls
eine Querschnittsansicht der Tintenbehälterpatrone aus 5 ist, die den Ventilkörper zeigt,
wenn der Tintenpatrone Tinte zugeführt wird;
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7 eine
Querschnittsansicht eines Teils einer vergleichbaren Tintenbehälterpatrone
ist (die keine Ausführungsform
der Erfindung bildet), wobei die Figur die Tintenzuführkammer
und ihre Umgebung zeigt;
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8 eine
Querschnittsansicht eines Teils einer vergleichbaren Tintenbehälterpatrone
ist (die keine Ausführungsform
der Erfindung bildet), wobei die Figur die Tintenzuführkammer
und ihre Umgebung zeigt;
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9 eine
Querschnittsansicht eines Teils einer vergleichbaren Tintenbehälterpatrone
ist (die keine Ausführungsform
der Erfindung bildet), wobei die Figur die Tintenzuführkammer
und ihre Umgebung zeigt;
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FIG. 10 eine
Querschnittsansicht eines Teils einer vergleichbaren Tintenbehälterpatrone
ist (die keine Ausführungsform
der Erfindung bildet), wobei die Figur die Tintenzuführkammer
und ihre Umgebung zeigt;
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11 eine
Querschnittsansicht ist, die eine Tintenzuführöffnung einer vergleichbaren
Tintenpatrone (die keine Ausführungsform
der Erfindung bildet) zeigt; und
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12A und 12B Querschnittsansichten sind,
die eine Tintenzuführöffnung einer
Tintenpatrone zeigen, die nach einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut
ist, wobei 12A die Tintenzuführöffnung im
nicht auf einen Aufzeichnungskopf aufgesetzten Zustand zeigt und 12B die Tintenzüführöffnung im
auf einen Aufzeichnungskopf aufgesetzten Zustand zeigt;
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FIG. 13 eine
schematische Ansicht ist, die ein Tintenzuführsystem zeigt, das ein wesentlicher Teil
der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist.
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13 ist
eine schematische Ansicht, die ein Tintenzuführsystem einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung
zeigt, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
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Eine Druckkopfeinheit 101 vom
Tintenstrahltyp wird mit einem Tintenbehälter 103 durch ein
Verbindungselement 102 verbunden. Die Tinte wird vom Tintenbehälter 103 zur
Druckkopfeinheit 101 durch eine hohle Nadel 102a und
einen Tintenzuführdurchgang 102b des
Verbindungselements 102 zugeführt, so dass die Druckkopfeinheit 101 Tintentropfen
gemäß Drucksignalen
freisetzt.
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Die Vorrichtung, die in 13 gezeigt wird, umfasst
auch ein Kappenelement 104, das in einem druckfernen Bereich
angeordnet ist, wobei das Kappenelement gegen die Düsenplatte
der Druckkopfeinheit 101 mittels eines Antriebsmechanismus (nicht
gezeigt) stößt, um die
Düsenöffnungen
am Austrocknen zu hindern. Das Kappenelement 104 wird durch
ein Rohr 108 mit einer Saugpumpe 105 verbunden,
die durch eine Steuereinrichtung 106 betrieben wird, um
Tinte von der Druckkopfeinheit 101 durch das Kappenelement 104 abzusaugen.
Die Vorrichtung, die in 13 gezeigt
wird, ist auch mit einem Ausflussbehälter 107 ausgestattet,
der durch ein Rohr 109 mit einer Auslassöffnung der
Saugpumpe 105 verbunden ist.
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Der Aufzeichnung kopf kann von beliebigem Aufbau
sein, wie in den Europäischen
Patentveröffentlichungen
Nr. 581 531, 609 863, 584 823 und so weiter, beschrieben.
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1 stellt
einen Behälter
dar, der einen Tintenpatronenkörper
bereitstellt, im Allgemeinen mit der Bezugszahl 1 gekennzeichnet,
der mit einer ersten Wand 1a ausgebildet ist, in der eine
Tintenzuführöffnung 2 ausgebildet
ist, in welche eine Tintenzuführnadel
eines Aufzeichnungskopf (nicht gezeigt) eingeschoben werden kann.
Der Raum im Behälter 1 ist
in eine Tintenkammer 4 und in eine Tintenzuführkammer 5 durch
einen Membranventilsitz 3, der hierin später beschrieben
wird, aufgeteilt. Der Membranventilsitz 3 ist aus einer
elastischen Membran wie einer Gummimembran, einer polymeren Elastomermembran
oder Ähnlichem
hergestellt, die tintenfest und mit einem Membrandurchgangsloch 6 in
einem mittigen Abschnitt derselben ausgebildet ist. Der Membranventilsitz 3 wird
auf einem Absatz 7, der in einem unteren Abschnitt des
Behälters 1 ausgebildet ist,
angeordnet. Der Membranventilsitz 3 wird in einem gedehnten
Zustand durch einen Ventilbauteil 9 gehalten, welcher mit
der Peripherie des Membranventilsitzes 3 in Eingriff steht
und diesen gegen den Absatz 7 hält.
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Ein Ventilkörper 8 wird vertikal
bewegbar in ein Ventildurchgangsloch 10 eingeschoben, das durch
das Ventilbauteil 9 hindurch ausgebildet ist. Der Ventilkörper 8 weist
eine Breite, welche die Ausbildung eines Spalts zwischen dem Ventilbauteil 9 und
dem Ventilkörper 8 sicherstellt,
durch den Tinte fließt,
und eine Länge
auf, die etwas größer als
die Dicke des Ventilbauteils 9 ist. In einem normalen Zustand,
wenn die Patrone 1 nicht mit einem Aufzeichnungskopf verbunden
ist, der sich in einem Druckvorgang befindet, hat der Ventilkörper 8 sein
unteres Ende in elastischem Kontakt mit dem Membranventilsitz 3 durch
ein Ventilkörperhalteelement 11,
um so das Membrandurchgangsloch 6 des Membranventilsitzes 3 zu
schließen.
Das untere Ende des Ventilkörpers 8 ist
mit einer gekrümmten
Peripherie ausgebildet, um eine bessere Abdichtung mit dem Membranventilsitz 3 auszubilden.
Das Ventilbauteil 9 wird mit einem Tintendurchgang 15 in
seiner Oberfläche
ausgebildet, die von der Tintenzuführöffnung 2 wegweist und
mit dem Ventil durch das Loch 10 in Verbindung steht, um
Tinte dorthin zu leiten.
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Das Ventilkörperhalteelement 11 ist
auf der Oberfläche
des Ventilbauteils 9 auf der dem Membranventilsitz 3 gegenüberliegenden
Seite des Ventilbauteils 9 in gedehntem Zustand angeordnet
und an seiner Peripherie an der Oberfläche des Ventilbauteils befestigt,
um den Ventilkörper 8 in
elastischem Kontakt mit dem Membranventilsitz 3 zu halten,
als auch den Ventilkörper 8 daran
zu hindern, sich unter eine vorbestimmte Position abzusenken. Das
Ventilkörperhalteelement 11 wird
aus einem ähnlichen
Material wie der Membranventilsitz 3 hergestellt und ist mit
einem Halteelementdurchgangsloch 12 darin ausgebildet,
das einen Tintendurchlass 15 bildet. Das Ventilkörperhalteelement 11 hält auch
einen oberen Abschnitt 8a des Ventilkörpers 8, der zum Halteelement
durch das Loch 12 benachbart, aber beabstandet ist. In
diesem Beispiel ist das obere Ende des Ventilkörpers 8 mit einer
ringförmigen
Umfangsnut 8b zur Aufnahme der Peripherie einer Befestigungsöffnung 11a im
Ventilkörperhalteelement 11 und
mit einem Kopf 8a ausgebildet, der sowohl so geformt ist,
dass er durch die Befestigungsöffnung 11a mittels
elastischer Verformung derselben auf Grund seiner abgerundeten oberen
Spitze hindurchgezwungen werden kann, als auch um den Ventilkörper auf
der Ventilkörperhaltemembran
zurückzuhalten,
wenn er darauf befestigt wird.
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Vorzugsweise werden der Membranventilsitz 3,
das Ventilkörperhalteelement 11 und
der Ventilkörper 8 mit
dem Ventilbauteil 9 vor dem abschließenden Zusammenbau des Behälters 1 zusammengesetzt
und daran befestigt und in den Behälter 1 durch Anordnen
der gesamten Baugruppe auf Absatz 7 des Behälters 1 in
einem Schritt eingesetzt.
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Das oberes Ende des Behälters 1 wird
durch ein Deckelelement 13, das ein Atmosphären-Verbindungsloch 14 durch
das Deckelelement hindurch ausgebildet hat, abgeschlossen. Auf der
Seite des Deckelelements 13, welche dem Inneren der Tintenkammer 4 zugewandt
ist, ist das Deckelelement
13 mit einer Vertiefung 30,
die das Atmosphären-Verbindungsloch 14 umgibt,
einer Verbindungsöffnung 32, welche
in einem vorbestimmten Abstand von der Vertiefung 30 positioniert
ist, und einer engen Nut 31 ausgebildet, die einen Kapillarkanal
bildet, um die Vertiefung 30 und die Verbindungsöffnung 32 in
einer Fluidverbindung zu halten. Eine elastische Membran 33 wird über die
Vertiefung 30 und die Nut 31 in einem so losen
Zustand angeordnet, dass die elastische Membran 33 in einem
kleinen Abstand vom Verbindungsloch 14 entfernt gehalten
wird, wenn das Deckelelement 13 auf dem Behälter 1 angeordnet wird,
während
eine Wand des Kapillarkanals der Nut 31 durch die elastische
Membran 33 definiert wird.
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Wenn der Behälter 1 positioniert
wird (zum Beispiel geneigt oder auf dem Kopf stehend), um die Tinte
in der Tintenkammer 4 in Kontakt mit dem Deckelelement 13 zu
bringen, nimmt in diesem Beispiel die elastische Membran 33 den
Druck der Tinte auf und wird in Richtung des Deckelelements 13 bewegt. Die
elastische Membran 33 kommt dann in Kontakt mit einem Vorsprung 14a,
der durch die Vertiefung 30 um das Atmosphären-Verbindungsloch 14 festgelegt ist,
so dass das Atmosphären-Verbindungsloch 14 verschlossen
wird, um die Tinte am Austreten ebendort hindurch zu hindern.
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Wenn die Tintenzuführöffnung 2
durch eine Tintenzuführnadel
des Aufzeichnungskopfes (nicht gezeigt), der von einem Schreibwagen
getragen wird, durchdrungen wird (die Tintenzuführöffnung ist normalerweise durch
einen tintenundurchlässigen Verschluss
(nicht gezeigt) abgedichtet, der durch die Nadel auf herkömmliche
Weise durchstoßen
werden kann), wird die Tintenzuführkammer 5 in
Fluidverbindung über
diese Tintenzuführnadel
mit dem Aufzeichnungskopf angeordnet. In diesem Zustand wird die
elastische Membran 33 des Deckelelements 13 in einer
hängenden
Position weg vom Deckelelement 13 gehalten, um so das Atmosphären-Verbindungsloch 14 auf
Grund der Schwerkraft oder eines anderen Druckunterschieds zu öffnen. Daher
steht die Tintenkammer 4 mit der Atmosphäre durch
das offene Atmosphären-Verbindungsloch 14,
die Vertiefung 30, die Nut 31 und die Verbindungsöffnung 32 in
Verbindung.
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Wie in FIG. 2A, 2B und 2C gezeigt,
fließt
in der Patrone, die auf diese Weise aufgebaut ist, die Tinte in
der Tintenzuführkammer 5 durch
die Tintenzuführöffnung 2 in
den Aufzeichnungskopf, wobei der Druck in der Tintenzuführkammer 5 graduell
abnimmt, wenn der Druckvorgang gestartet ist und der Aufzeichnungskopf
Tintentropfen auf ein Aufzeichnungsmedium oder Ähnliches ausstößt. Auf
Grund des verringerten Drucks innerhalb der Tintenzuführkammer 5,
empfängt
der Membranventilsitz 3 Druck von der Tintenkammer 4 und
dehnt sich in Richtung der Tintenzuführöffnung 2 aufgrund
seiner Elastizität in
der Form einer im Wesentlichen sphärischen Oberfläche mit
einem Radius R aus. Da sich der Ventilkörper 8 in Verbindung
mit dem Membranventilsitz 3 bewegt (FIG.
2A), wird zu diesem Zeitpunkt die Tinte, die sich in der
Tintenkammer 4 befindet, daran gehindert, in die Tintenzuführkammer 5 zu
fließen,
was wiederum verhindert, dass der Druck innerhalb der Tintenzuführkammer 5 übermäßig ansteigt,
während auch
verhindert wird, dass der Druck innerhalb der Tintenzuführkammer 5 übermäßig abfällt. Auf
diese Weise wird der Druck auf den Aufzeichnungskopf auf einem konstanten
Unterdruck in Bezug auf die Tintenkammer 4 gehalten.
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Wenn dann mehr Tinte durch den Aufzeichnungskopf
während
des Druckvorgangs verbraucht wird, wird der Membranventilsitz 3 weiter
elastisch in Richtung Tintenzuführöffnung 2 ausgedehnt.
Der Ventilkörper 8 wird
durch das Ventilkörperhalteelement 11 daran
gehindert, sich unter eine vorbestimmte Position abzusenken, so
dass der Ventilkörper 8 vom
Membranventilsitz 3 durch einen sehr engen Spalt 6a getrennt
ist (2B). In diesem
Zustand fließt
die Tinte in der Tintenkammer 4 durch das Halteelementdurchgangsloch 12,
Durchlass 15, Ventildurchgangsloch 10 und den
engen Spalt 6a, der sich zwischen dem Ventilkörper 8 und
dem Membranventilsitz 3 bildet, und fließt durch
das Membrandurchgangsloch 6 in die Tintenzuführkammer 5.
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Wenn der Zufluss der Tinte den Druck
innerhalb der Tintenzuführkammer 5 leicht
ansteigen lässt,
bewegt sich der Membranventilsitz 3 in Richtung Ventilkörper 8 auf
Grund seiner Elastizität
zurück
und berührt
den Ventilkörper 8 elastisch,
wobei der enge Spalt 6a und das Membrandurchgangsloch 6 durch
die untere Oberfläche
des Ventilkörpers 8 geschlossen
werden. Dies verhindert das Abfließen der Tinte von der Tintenkammer 4 in
die Tintenzuführkammer 5.
Daraus ergibt sich, dass der Druck an der Tintenzuführöffnung auf
einem konstanten Niveau unabhängig
von der Tintenmenge, die sich in der Tintenkammer 4 befindet,
gehalten wird.
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Jedes Mal, wenn sich der Druck innerhalb der
Tintenzuführkammer 5 auf
Grund des Tintenverbrauchs während
eines Druckvorgangs leicht verringert, dehnt sich der Membranventilsitz 3 leicht
in Richtung Tintenzuführöffnung 2 aus,
um einen Spalt zwischen dem Membranventilsitz 3 und dem
Ventilkörper 8 zu
bilden, durch den Tinte aus der Tintenkammer 4 in die Tintenzuführkammer 5 fließt. Auf
diese weise wird der Membranventilsitz 3, der aus einer elastischen
Membran hergestellt ist, ausgehend vom Tintenverbrauch während des
Druckens in Kontakt mit dem Ventilkörper 8 gebracht und
von diesem getrennt. Folglich ist es durch Einstellen der Elastizität des Membranventilsitzes 3 auf
eine geeignete vorbestimmte Größe möglich, den
Druckunterschied zwischen der Zeit, in der ein Tintenzuführvorgang
beginnt und endet, deutlich zu verringern, wie auch die gesamte
Tinte in der Tintenkammer 4 zum Aufzeichnungskopf abfließen zu lassen,
so dass keine Tinte verschwendet wird.
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Steigt die Umgebungstemperatur, während nicht
gedruckt wird, so steigt der Druck innerhalb der Tintenzuführkammer 5 an.
Dieser Druckanstieg kann auch in den Veränderungen anderer Umweltfaktoren begründet sein.
Als Reaktion auf diesen Druckanstieg bewegt sich der Membranventilsitz 3 in
Richtung Tintenkammer 4, die zur Atmosphäre hin offen ist.
Dies hindert den Druck innerhalb der Tintenzuführkammer 5 am Ansteigen,
wodurch ein geeigneter Unterdruck zwischen der Tintenkammer 4 und
dem Aufzeichnungskopf unabhängig
von einem Temperaturanstieg oder einem Druckanstieg beibehalten wird.
Es ist daher möglich,
die Tinte am ungewollten Austreten aus dem Aufzeichnungskopf auf
Grund eines Druckanstiegs zu hindern.
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In einem veranschaulichenden Beispiel
wird der Membranventilsitz 3 durch eine Gummimembran mit
einer Dicke von 0,04 mm und einem wirksamen Durchmesser, d. h. einem
elastisch verformbaren Bereich, von 20 mm ausgebildet. Eine untere
Grenzposition des Ventilkörpers 8 ist
so bestimmt, dass der Radius R der sphärischen Oberfläche 26 mm
beträgt, unmittelbar
bevor die Tinte ausfließt,
d. h. in einem kritischen Zustand mit dem Ventilkörper 8.
Nun wird auf 3 Bezug
genommen, welche ein Graph ist, der die Veränderung im Wert des Fluiddrucks
der Tintenpatrone darstellt. Es ergibt sich aus 3, dass auch, wenn eine große Tintenmenge,
zum Beispiel, fünf
Gramm Tinte pro Minute zugeführt
wird, der Anstieg im Wert des Fluiddrucks klein ist. Daher kann die
Tinte sanft zum Aufzeichnungskopf zugeführt werden, sogar wenn eine
große
Tintenmenge in dem Aufzeichnungskopf verbraucht wird, ohne dass übermäßiger Unterdruck
auf den Aufzeichnungskopf wirkt.
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Während
der Herstellung und während
des Tintenbefüllungsvorgangs
wird ein Unterdruck an die Tintenkammer 4 angelegt, um
die Luft aus der Patrone 1 zu entfernen. Da die Tintenzuführöffnung 2 durch
eine Befüllungsdichtung 16 verschlossen
ist, ergibt sich für
die Tintenkammer 4 anfänglich
ein niedrigerer Druck als für
die Tintenzuführkammer 5. Daher
bewegt sich, wie in 2C gezeigt,
der Ventilkörper 8 in
Richtung der Tintenkammer 4 gegen die elastische Kraft
des Ventilkörperhalteelements 11, um
einen Befüllspalt 12a zwischen
dem Membranventilsitz 3 und dem Ventilkörper 8 zu bilden,
so dass die gesamte Luft aus der ganzen Patrone 1 einschließlich der
Tintenkammer 4 und der Tintenzuführkammer 5 unabhängig vom
Vorhandensein des Membranventilsitzes 3 und des Ventilkörpers 8 entweichen
kann. Dies erlaubt das Befüllen
der gesamten Patrone 1 einschließlich der Tintenzuführkammer 5 mit
Tinte.
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Es wird nun Bezug auf FIG.
4 genommen, welche eine Tintienpatrone 200 darstellt,
wobei gleiche Elemente durch die gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet
sind. In diesem veranschaulichenden Beispiel ist der Ventilkörper 8 mit
einem flachen Positionierstück 35 ausgestattet,
das auf der Seite, die dem Ventilkörperhalteelement 11 zugewandt
ist, im Bereich des Ventildurchgangsloches 10 befestigt ist, welches
an die obere Umfangsoberfläche
des Ventilkörpers 8 stößt, wenn
die untere Oberfläche
des Ventilkörpers 8 in
Kontakt mit dem Membranventilsitz 3 gebracht wird. Wenn
der Ventilkörper 8 gegen
den Membranventilsitz 3 stößt, wird das Positionierstück 35 in
Kontakt mit der oberen Oberfläche
des Ventilbauteils 9 und der Peripherie des Ventilkörpers 8 gehalten
und der Ventilkörper 8 wird
durch den Ventilbauteil 9 gehalten, um seine Lage so vertikal
wie möglich
beizubehalten. Daher kann das Membrandurchgangsloch 6 des
Membranventilsitzes 3 verlässlich durch den Ventilkörper 8 verschlossen
werden, auch wenn die Patrone 200 unter den Vibrationen
auf Grund der Bewegung des Schreibwagens oder ähnlichem leidet.
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Es wird nun Bezug auf 5 genommen, die eine Tintenpatrone 300 darstellt,
wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind.
In diesem veranschaulichenden Beispiel wird ein Ventilkörper 20 in
eine den Ventilkörper
aufnehmende Kammer 9a eingeschoben, die in dem Ventilbauteil 9' ausgebildet
ist, wobei die Feder 21 so positioniert ist, um den Ventilkörper 20 in
Richtung Tintenzuführöffnung 2 zu
zwingen. Eine untere Grenzposition des Ventilkörpers 20 wird durch
ein sich seitlich nach außen
erstreckendes Positionierstück 36 bestimmt,
welches auf dem oberen Ende des Ventilkörpers 20 ausgebildet
ist, wobei es an einen sich lateral nach innen erstreckenden Vorsprung 9b stößt, der
in einem unteren Bereich der den Ventilkörper aufnehmenden Kammer 9a ausgebildet
ist. Die Tintenkammer 4 wird, wie in 5 gezeigt wird, ausgewählt in Fluidverbindung
mit der Tintenzuführkammer 5 über die
Durchgangslöcher 22 und 23 gehalten,
wobei das Durchgangsloch 22 zwischen der Tintenkammer 4 und
der den Ventilkörper
aufnehmenden Kammer 9a direkt für Verbindung sorgt, deren Durchgangsloch 23 direkt
zwischen der Tintenkammer 4 und dem Raum zwischen dem Membranventilsitz 3 für Verbindung
sorgt und eine sich lateral erstreckende Oberflächennut 23a aufweist,
die auf der Seite des Ventilbauteils 9' gegenüber dem
Membranventilsitz 3 ausgebildet ist, wobei sie sich zwischen
dem Durchgangsloch 23 und der den Ventilkörper aufnehmenden
Kammer 9a erstreckt.
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In diesem dritten veranschaulichenden
Beispiel empfängt
der Membranventilsitz 3, wie in 6A, 6B und 6C gezeigt, als Reaktion
auf einen verringerten Druck innerhalb der Tintenzuführkammer 5 Druck
von der Tintenkammer 4 und dehnt sich in Richtung Zuführöffnung 2 auf
Grund seiner Elastizität
in der Form einer im Wesentlichen sphärischen Oberfläche mit
einem Radius R aus. Da der Ventilkörper 20 sich in Verbindung
mit dem Membranventilsitz 3 durch die elastische Kraft
der Feder 21 bewegt und das Positionierstück 36 gegen
den Vorsprung 9b stößt, um den
Ventilkörper 20 in
einer vertikalen Lage zu halten (6A),
wird daher die Tinte am Fließen von
der Tintenkammer 4 in die Tintenzuführkammer 5 gehindert,
während
verhindert wird, dass der Druck innerhalb der Tintenzuführkammer 5 übermäßig abnimmt.
Auf diese Weise stößt der Membranventilsitz 3 gegen
den Ventilkörper 20 unbeeindruckt
von irgendwelchen Vibrationen oder Schwingbewegung der Patrone auf
Grund der Bewegung des Schreibwagens, so dass der Tintendruck auf
den Aufzeichnungskopf auf einem konstantem Unterdruckniveau in Bezug
auf die Tintenkammer 4 gehalten wird.
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Wenn dann mehr Tinte durch den Aufzeichnungskopf
während
des Druckvorgangs verbraucht wird, wird der Membranventilsitz 3 weiter
in Richtung Tintenzuführöffnung 2 gedehnt.
Der Ventilkörper 20 wird
am Absinken unter eine vorbestimmte Position durch den Vorsprung 9b der
den Ventilkörper
aufnehmenden Kammer 9a gehindert, so dass der Ventilkörper 8 vom
Membranventilsitz 3 durch einen sehr engen Spalt 6a getrennt
wird (6B). In diesem
Zustand fließt
die Tinte in der Tintenkammer 4 durch den engen Spalt 6a,
der zwischen dem Ventilkörper 20 und
dem Membranventilsitz 3 gebildet ist, durch und fließt durch
das Membrandurchgangsloch 6 in die Tintenzuführkammer 5.
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Wenn der Zufluss der Tinte den Druck
innerhalb der Tintenzuführkammer 5 ein
wenig ansteigen lässt,
bewegt sich der Membranventilsitz 3 durch seine Elastizität in Richtung
des Ventilkörpers 20 zurück und gelangt
elastisch mit dem Ventilkörper 20 in
Kontakt, wobei der enge Spalt 6a und das Membrandurchgangsloch 6 durch
die untere Oberfläche
des Ventilkörpers 20 geschlossen
werden. Dies verhindert das Abfließen der Tinte von der Tintenkammer 4 in
die Tintenzuführkammer 5.
Daraus ergibt sich, dass der Druck an der Tintenzuführöffnung 2 auf
einem konstanten Niveau unabhängig
von der Tintenmenge, die sich in der Tintenkammer 4 befindet,
gehalten wird.
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Während
der Herstellung und während
des Tintenbefüllungsvorgangs
wird ein Unterdruck an die Tintenkammer 4 angelegt, um
die Luft aus der Patrone 300 abzusaugen. Da die Tintenzuführöffnung 2 durch
eine Befüllungsdichtung 16 verschlossen
ist, ergibt sich für
die Tintenkammer 4 anfänglich
ein niedrigerer Druck als für
die Tintenzuführkammer 5. Daher
bewegt sich, wie in 6C gezeigt,
der Ventilkörper 20 gegen
die elastische Kraft der Feder 21 in Richtung der Tintenkammer 4,
um einen Befüllspalt 12a zwischen
dem Membranventilsitz 3 und dem Ventilkörper 20 zu bilden,
so dass die gesamte Luft aus der Patrone 300 einschließlich der
Tintenkammer 4 und der Tintenzuführkammer 5 unabhängig vom
Vorhandensein des Membranventilsitzes 3 und des Ventilkörpers 20 entweichen
kann. Dies erlaubt das Befüllen
der gesamten Patrone 300 einschließlich der Tintenzuführkammer 5 mit
Tinte.
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In dem vorangehenden dritten veranschaulichenden
Beispiel ist ein elastisches Element (Feder 21), das den
Ventilkörper 20 in
Kontakt mit dem Membranventilsitz 3 bringt, in den Ventilbauteil 9' eingebaut.
Alternativ dazu kann in einem vierten veranschaulichenden Beispiel,
wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet
sind, ein Tintenpatronenkörper 400 mit
einem Ventilkörper 37 ausgebildet
sein, wie in 7 gezeigt,
der in einer Pilzstößelform
geformt ist, so dass ein Kappenabschnitt 37a als ein Positionierstück und als
ein Stopper arbeitet, und eine Feder 38, die an seiner
Peripherie auf der oberen Oberfläche
des Ventilbauteils 9'' befestigt ist, dazu verwendet wird,
um den Oberteil des Ventilkörpers 37 in
Richtung des Membranventilsitzes 3 zu zwingen. Da der Ventilkörper 37 und
die Feder 38 von außerhalb
des Ventilbauteils 9'' eingesetzt werden können, kann
der Zusammenbau der Tintenbehälterpatrone
vereinfacht werden. Ein Durchgangsloch 9c ist im Ventilbauteil 9'' ausgebildet,
das die Tintenkammer 4 mit dem Raum zwischen der unteren
Oberfläche
des Ventilbauteils 9'' und dem Membranventilsitz 3 verbindet.
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Bezug wird nun auf 8 genommen, welche eine Tintenpatrone 500 darstellt,
die nach einem fünften
veranschaulichenden Beispiel aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente
mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Während in
dem vorangegangenen veranschaulichenden Beispiel die Feder über dem
Ventilkörper
angeordnet worden ist, versteht es sich von selbst, dass ähnliche
Wirkungen erzeugt werden können,
wenn die Tintenpatrone 500 in eine Tintenkammer 42 und
eine Tintenzuführkammer
43 durch
eine Trennwand 41, die mit einem Trennwanddurchgangsloch 41a ausgebildet
ist, geteilt wird. Die Tintenzuführkammer 43 besitzt
einen Membranventilsitz 44 und einen Ventilkörper 46,
der einen länglichen
Abschnitt 46b, der sich durch ein Membrandurchgangsloch 45 erstreckt,
und einen Kopfabschnitt umfasst, der eine sphärisch ausgebildete untere Oberfläche 46a zum
Abdichten des Membrandurchgangsloches 45, das durch den
Membranventilsitz 44 hindurch ausgebildet ist, aufweist. Der
längliche
Abschnitt 46b erstreckt sich von der unteren Oberfläche 46a weg
und senkrecht zu dieser und durchdringt die Membran durch das Loch 45 des Membranventilsitzes 44.
Der längliche
Abschnitt 46b erstreckt sich durch eine Feder 47 und
wird von dieser gehalten. Die Feder spannt den länglichen Abschnitt 46b und
damit den Ventilkörper 46 immer
in die Richtung einer Tintenzuführöffnung 49 und
eines Führungsloches 48 vor,
welches das untere Ende des Stützelements 46b aufnimmt,
um den Ventilkörper 46 in
einer vertikalen Lage zu positionieren, wobei das Loch in einer
Wand der Patrone ausgebildet ist, wie in 8 gezeigt. Das Führungsloch 48 wird durch
eine nach oben vorragende, ringförmige
Wand 43a bestimmt, die in einer Bodenwand 49a der
Tintenpatrone 500 ausgebildet ist.
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Da der Ventilkörper 46 immer in Richtung
der Wand 49a, in welcher die Tintenzuführöffnung 49 ausgebildet
ist, durch die Feder 47 vorgespannt ist, um eine sichere
Lage unabhängig
von einer beliebigen durch die Tinte erzeugten Kraft beizubehalten, kann
nach diesem fünften
veranschaulichenden Beispiel die Tinte sicher dem Aufzeichnungskopf
unabhängig
von etwaigen Vibrationen oder Schwingbewegungen der Tinte in der
Patrone 500 auf Grund der Bewegung des Schreibwagens zugeführt werden.
In diesem veranschaulichenden Beispiel bewegt sich ähnlich wie
in den oben beschriebenen veranschaulichenden Beispielen, wenn der
Druck unter dem Membranventilsitz 44 auf Grund des Tintenverbrauchs
während
des Druckens verringert wird, der Membranventilsitz 44 in
Richtung der Tintenzuführöffnung 49,
wodurch der Druck unter dem Ventilsitz 44 beibehalten wird.
Wenn der längliche
Abschnitt 46b mit dem Boden des Führungsloches 48 in
Eingriff gelangt, wird die Bewegung des Ventilkörpers 46 angehalten.
Danach bewegt jeder zusätzliche
Verbrauch an Tinte den Membranventilsitz 44 weg von der
unteren Oberfläche 46a des
Stützelements 46, wodurch
ein Membrandurchgangsloch 45 freigegeben wird und Tinte
dort hindurch durchfließen
kann.
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Bezug wird nun auf 9 genommen, welche eine Tintenpatrone 600 darstellt,
die nach einem sechsten veranschaulichenden Beispiel aufgebaut ist,
wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet
sind. Es wird eine Niveau stabilisierende Membran 50 bereitgestellt,
die aus einer weichen porösen
Membran oder Gittermembran hergestellt wird und die sich in Verbindung
mit dem Membranventilsitz 3 bewegen kann. Ein Durchgangsloch
durch das poröse
Element 51 wird durch einen dem Ventilkörper 8 gegenüberliegenden
Bereich der Stabilisierungsmembran 50 ausgebildet und ein
unterer Endabschnitt des Ventilkörpers 8 wird in
das Durchgangsloch durch das poröse
Element 51 eingepasst. Die Stabilisierungsmembran 50 hat
ihre Peripherie am Ventilaufbau 9 und einen mittigen Abschnitt
davon am Ventilkörper 8 befestigt.
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Wenn der Druck innerhalb der Tintenzuführkammer 5 absinkt,
da mehr Tinte während
des Druckvorgangs verbraucht wird, trennt sich der Membranventilsitz 3 vom Ventilkörper 8,
so dass Tinte aus der Tintenkammer 4 durch das Durchgangsloch
durch das poröse
Element 51 der das Niveau stabilisierenden Membran 50 in
die Tintenzuführkammer 5 fließt.
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Nachdem eine zusätzlichen Tintenmenge während des
Druckvorgangs verbraucht worden ist und das Niveau der Tinte in
der Tintenkammer 4 auf ein Niveau unter der Position des
Ventilaufbaus 9 abgesunken ist, kann die Tinte in der Tintenkammer 4 stark
in der Nähe
des Ventilkörpers 8 auf
Grund der Bewegung des Schreibwagens hin und her schwappen. Da jedoch
die Tinte durch das Membrandurchgangsloch 6 des Membranventilsitzes 3 hindurchfließt, nachdem
Schwankungen im Druck der Tinte durch die das Niveau stabilisierende
Membran 50 so weit wie möglich unterdrückt worden
sind, wird der Tintendruck auf den Aufzeichnungskopf auf einem konstanten
Niveau unabhängig
von der in der Tintenkammer 4 verbleibenden Tintenmenge
gehalten.
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Während
in einer Anzahl der vorangehenden veranschaulichenden Beispiele
ein elastisches Element (Ventilkörperstützelement 11)
verwendet wird, um den Kontakt zwischen dem Ventilkörper 8 und dem
Membranventilsitz 3 aufrecht zu erhalten, kann das elastische
Element zum elastischen Kontaktieren des Ventilkörpers 8 mit dem Membranventilsitz 3 überflüssig sein,
wenn die elastische Kraft des Membranventilsitzes 3 aktiv
ausgenützt
wird.
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Bezug wird nun auf 10 genommen, welche eine Tintenpatrone 700 darstellt,
die nach einem siebenten veranschaulichenden Beispiel aufgebaut ist,
wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet
sind. Diese siebente veranschaulichende Beispiel erfordert kein
elastisches Element zum elastischen Vorspannen eines Ventilkörpers, um
Kontakt mit einem Membranventilsitz aufrecht zu erhalten. Wie in 10 gezeigt, wird ein Membranventilsitz 24 mit
einem darin in dem Ventilkörper 28 gegenüberliegenden
Bereich ausgebildeten Membrandurchgangsloch 25 gebildet,
wie hierin im Folgenden beschrieben, und hat seine Peripherie durch
einen Ventilaufbau 27 befestigt. Der Ventilkörper 28 ist
starr mit dem Ventilaufbau 27 in einer Position senkrecht
dazu verbunden. Die Tintenkammer 4 wird ausgewählt in einer
Fluidverbindung mit der Tintenzuführkammer 5 über ein
Verbindungsloch 29 in der Form eines radialen Schlitzes,
der sich vom Ventilkörper
28 aus erstreckt, gehalten. Wenn ein Druckunterschied zwischen der
Tintenkammer 4 und der Tintenzuführkammer 5 gleich
oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist, bringt der Membranventilsitz 24 durch
seine eigene Elastizität
das Membrandurchgangsloch 25 in Kontakt mit dem Ventilkörper 28,
um den Abfluss von Tinte aus der Tintenkammer 4 in die Tintenzuführkammer 5 zu
stoppen.
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Wenn andererseits der Druck innerhalb
der Tintenzuführkammer 5 absinkt,
streckt ich der Membranventilsitz 24 in Richtung Tintenzuführöffnung 2 in der
Form einer sphärischen
Oberfläche,
wobei das Membrandurchgangsloch 25 aus dem Kontakt mit dem
Ventilkörper 28 gebracht
wird, und dementsprechend fließt
Tinte aus der Tintenkammer 4 in die Tintenzuführkammer 5 durch
das Membrandurchgangsloch 25. Nachdem eine ausreichende
Tintenmenge in die Tintenzuführkammer 5 zugeführt worden
ist, um den Druck innerhalb der Tintenzuführkammer 5 anzuheben,
tritt der Membranventilsitz 24 elastisch gegen den Druckunterschied
zwischen der Tintenkammer 4 und der Tintenzuführkammer 5 in
Kontakt mit dem Ventilkörper 28,
um den Abfluss von Tinte aus der Tintenkammer 4 in die
Tintenzuführkammer 5 zu stoppen.
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Bezug wird nun auf 11 genommen, welche eine Tintenpatrone
darstellt, die nach einem achten veranschaulichenden Beispiel aufgebaut
ist, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet
sind. Die Tintenpatrone dieses achten veranschaulichenden Beispiels
hindert Luft am Eindringen in den Aufzeichnungskopf zu dem Zeitpunkt,
zu dem der Aufzeichnungskopf die gesamte Tinte in der Tintenpatrone
verbraucht hat. In einem Verbindungsbereich zwischen einer Tintenzuführöffnung 52 und
einer Tintenzuführkammer 53 ist
ein sich nach unten verjüngender
konischer Ventilsitz 54 ausgebildet. Ein sphärisches
Schwimmerventil 55, welches durch eine durch den Auftrieb
des sphärischen Schwimmerventils 55 erzeugte
Schwimmerkraft schwimmt, wird vom konischen Ventilsitz 54 aufgenommen.
Das obere Ende des konischen Ventilsitzes 54 ist des Weiteren
mit einer Ventilrückhalteplatte 56 bedeckt,
die aus einem tintendurchlässigen
Material wie einem Sieb gefertigt ist, um ein mit Sieb versehenes
Ventil zu vervollständigen.
In 11 wird ebenfalls
ein Membranventilsitz 57 in auswählbarem Kontakt mit einem Ventilkörper 58 zum
Regeln des Tintenflusses dahin von einer Tintenkammer (nicht gezeigt)
angeordnet.
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Wenn die Tintenpatrone auf dem Aufzeichnungskopf
aufgesetzt wird, schwimmt das Schwimmerventil 55 nach oben
und wird durch eine Aufschwimmkraft gegen die Ventilrückhalteplatte, 56 gedrückt, um
die Tintenzuführöffnung 52 zu öffnen, durch
die Tinte dem Aufzeichnungskopf zugeführt wird. Da also Tinte in
der Patrone während
der Druckvorgänge
verbraucht wird, sinkt das Tintenniveau in der Patrone in der Umgebung
der Tintenzüführöffnung 52.
Das Schwimmerventil 55 verliert seine Auftriebskraft auf
Grund des Mangels an Tinte und kommt daher in Kontakt mit dem Ventilsitz 54,
um die Tintenzuführöffnung 52 zu
schließen
(wie durch die gestrichelte Linie in 11 gekennzeichnet).
Auch wenn das Drucken mit der fast erschöpften Patrone fortgesetzt wird,
verhindert die geschlossene Tintenzuführöffnung 52, dass Luft
in den Aufzeichnungskopf eindringt, wodurch mangelhaftes Drucken
verhindert wird.
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Im Allgemeinen wird eine Tintenpatrone,
sobald sie einmal auf einen Aufzeichnungskopf aufgesetzt ist, nicht
mehr entfernt, bis die in der Tintenkammer vorhandene Tinte verbraucht
ist. Jedoch kann die Tintenpatrone vom Aufzeichnungskopf durch eine irrtümliche Handhabung
entfernt werden. Wenn eine einmal aufgesetzte Patrone vom Aufzeichnungskopf entfernt
wird, liegt die Tintenzuführöffnung 52 frei
und Luft kann in die Tintenzüführkammer
und die Tintenkammer eindringen, was den Tintenfluss während des
Aufzeichnungsvorgangs nachteilig beeinflussen kann.
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Bezug wird nun auf 12A und 12B genommen,
welche eine Tintenpatrone darstellen, die nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente
mit den gleichen. Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Wie in 12A und 12B gezeigt, hindert die Tintenpatrone dieser
Ausführungsform
Luft daran, in die Patrone einzudringen, wenn die Tintenpatrone
vor ihrer Entleerung entfernt wird. Ein teleskopischer Ventilkörper 60 wird
in einer Tintenzuführöffnung 61 angeordnet und
ist mit einem Passloch für
eine Tintenzuführnadel 62 in
ihrem unteren Abschnitt ausgebildet, in welches eine Tintenzuführnadel 70 entfernbar
eingepasst werden kann. Der Ventilkörper 60 wird ebenfalls
mit einem Verbindungsloch 64 zum Verbinden einer Tintenzuführkammer 63 mit
dem Passloch für die
Tintenzuführnadel 62 ausgebildet,
wenn sich der Ventilkörper 60 in
eine nach oben begrenzte Position bewegt.
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In dieser Ausführungsform wird der Ventilkörper 60,
der mit einer sich radial erstreckenden elastischen Peripherie 60a ausgebildet
ist, vor dem Einsetzen der Tintenzuführnadel 70, wie in 12A gezeigt, in elastischem
Kontakt mit einer Bodenoberfläche 63a der
Tintenzuführkammer 63 durch
seine Elastizität
gehalten, um den Abfluss von Tinte aus der Tintenzuführkammer 63 verlässlich zu
verhindern.
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Wird die Tintenzuführnadel 70 in
das Passloch 62 eingeschoben, so trennt sich der Ventilkörper 60 von
der Bodenoberfläche 63a der
Tintenzuführkammer 63 und
erstreckt sich in die obere begrenzte Position, während das
Verbindungsloch 64 der Tintenzuführkammer 63 gegenüber freigelegt
ist (12B). Dies lässt die
Tintenzuführkammer 63 in Fluidverbindung
mit einem Tintendurchgang 70a der Tintenzuführnadel 70 durch
das Verbindungsloch 64 und ein Nadelverbindungsloch 70b gelängen, wobei Tinte
aus der Tintenzuführkammer 63 in
die Tintenzuführnadel 70 fließt und in
weiterer Folge dem Aufzeichnungskopf zugeführt wird.
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Wenn die auf dem Aufzeichnungskopf
aufgesetzte Tintenpatrone entfernt wird, bewegt sich der Ventilkörper 60 in
Richtung des Bodens 63a aus FIG. 12A,
um die Tintenzuführöffnung 61 und
folglich die Tintenzuführkammer 63 zu
schließen.
Dies verhindert den Ausfluss von Tinte aus der Tintenzuführkammer 63 als
auch das Eindringen von Luft in die Tintenzuführkammer 63.
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Nach den wie oben beschriebenen veranschaulichenden
Beispielen wird ein Behälter
mit einer Tintenzuführöffnung in
einer seiner Wände
durch einen Membranventilsitz, der aus einer dünnen Membran hergestellt und
mit einem Durchgangsloch in einem mittigen Abschnitt derselben ausgebildet
wird, getrennt. Eine Tintenkammer wird in dem nicht der Tintenzuführöffnung benachbarten
Abschnitt ausgebildet und eine Tintenzuführkammer wird in dem der Tintenzuführöffnung benachbarten
Abschnitt ausgebildet und ein Ventilkörper ist gegenüber dem
Durchgangsloch angeordnet. Der Membranventilsitz empfängt einen
Druckunterschied auf Grund des Tintenverbrauchs über eine große Fläche davon
und lässt Tinte
von der Tintenkammer als Folge einer geringen Menge an verbrauchter
Tinte zufließen.
Daher kann der Aufzeichnungskopf mit Tinte versorgt werden, ohne
dass ein übermäßiger Unterdruck
auf den Aufzeichnungskopf ausgeübt
wird, und die Tinte in der Tintenkammer kann an den Aufzeichnungskopf
ohne Verluste abgegeben werden. Wenn darüber hinaus die Umgebungstemperatur
deutlich ansteigt oder andere Umweltfaktoren den Druck ansteigen
lassen, während
nicht gedruckt wird, versetzt sich der Membranventilkörper in
Richtung der Tintenkammer, um den Druck, der durch den Druckanstieg
innerhalb der mit dem Aufzeichnungskopf in Verbindung stehenden
Tintenzuführkammer
ausgelöst
worden ist, in die Tintenkammer freizusetzen. Es ist daher möglich, das
ungewollte Austreten von Tinte zu verhindern, wenn der Drücker nicht
in Betrieb ist. Es wird auch, wenn die Tintenpatrone auf den Aufzeichnungskopf aufgesetzt
ist, ein für
das Drucken geeigneter Unterdruck zwischen dem Aufzeichnungskopf
und der Tintenpatrone aufrecht erhalten, um stabiles Drucken zu gewährleisten.
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Da des Weiteren die Elastizität des Membranventilsitzes
einen luftdichten Abschluss zwischen dem Membranventilsitz und dem
Ventilkörper
sicherstellt, kann die Ventilfunktion unabhängig von einer Schwingbewegung
oder von. Vibrationen der Tinte in der Tintenkammer, die durch die
Bewegung des Schreibwagens verursacht werden, verlässlich durchgeführt werden,
was es daher möglich
macht, den Druckunterschied zwischen der Tintenpatrone und dem Aufzeichnungskopf
unabhängig
von der Bewegung des Schreibwagens aufrecht zu erhalten, um eine
Verbesserung in der Druckqualität
zu erzielen.
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Es zeigt sich daher, dass die oben
vorgestellten Aspekte und jene, die sich aus der vorangehenden Beschreibung
offensichtlich ergeben, wirksam erzielt werden. Da gewisse Änderungen
in den obigen Aufbauten durchgeführt
werden können,
ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen, besteht die Absicht,
dass alles, was in der obigen Beschreibung umfasst oder in den begleitenden
Zeichnungen gezeigt ist, als Veranschaulichung und nicht in einem beschränkenden
Sinn ausgelegt werden soll.
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Es versteht sich auch von selbst,
dass die folgenden Ansprüche
in der Absicht verfasst sind, alle allgemeinen und besonderen Merkmale
der hierin beschriebenen Erfindung und alle Aussagen über den
Umfang der Erfindung abzudecken, die vom Standpunkt der sprachlich
möglichen
anderen Formulierungen aus gesehen sinngemäß ebenfalls in den Umfang dieser
Erfindung fallen.