DE69534986T2

DE69534986T2 - Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE69534986T2
Application number: DE1995634986
Authority: DE
Inventors: Yuji Suwa-shi Iida
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2015-10-27
Also published as: DE69525584D1; EP1279513A3; EP0709207A3; US6948804B2; DE69525584T2; DE69528397T2; DE69531639D1; CN1436667A; EP1013443A3; US20030058313A1; US6916089B2; DE69534986D1; CN1255431A; EP1640168A2; CN1299911C; EP0709207A2; HK1053810A1; EP1013443B1; US20030058312A1; CN1114530C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenpatrone für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, welche eine solche Tintenpatrone umfasst.
Eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung wie ein Tintenstrahldrucker umfasst einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der von einem Schlitten 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 Schlitten befördert werden. Diese Tintenpatrone ist so aufgebaut, dass Tintentropfen auf ein Aufzeichnungsmedium auf Grund von Druckdaten ausgestoßen werden, während der Schlitten hin- und herbewegt wird.
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 Oberflä chenspannung, 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 heraussikkert.
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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 Schlittens, die zu vorübergehenden Druckunterschieden auf das Ventil durch diese Bewegung führt, öffnen. Folglich kann gleichmäßig sicheres Drucken nicht gewährleistet werden.
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.
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 Schlittens, auf dem der Aufzeichnungskopf angebracht ist, beeinflusst zu werden, und die auch in der Lage ist, Tinte am Aussickern aus einem Tintenversorgungsanschluß der Patrone, die zum Aufzeichnungskopf führt, oder am Aussickern aus dem Aufzeichnungskopf auf Grund von Temperaturänderungen oder anderen atmosphärischen Verände rungen zu hindern.
Zusätzlich ist es wünschenswert, 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.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die obigen Probleme zu umgehen. Die Aufgabe wird durch die Tintenpatrone für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und durch das Verfahren gelöst, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
Weitere Vorteile, Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen ersichtlich. Die Ansprüche sollen als ein erster nicht-beschränkender Versuch verstanden werden, die Erfindung im Allgemeinen zu definieren.
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Tintenpatrone und insbesondere eine Tintenpatrone, welche geeignet ist, auf einem Schlitten zum Tragen eines tintenstrahlartigen Aufzeichnungskopfes befestigt zu werden.
Allgemein gesprochen ist, in Übereinstimmung mit der Erfindung, ein Tintenbehälter mit einem Tintenversorgungsanschluß, welcher in einer seiner Wände gebildet ist, durch einen Membranventilsitz in zwei Bereiche unterteilt, wobei der Membranventilsitz aus einer elastischen dünnen Membran hergestellt und mit einem Durchgangsloch in einem zentralen Bereich davon versehen ist. Die Membran bildet eine Tintenkammer in dem Bereich des Tintenbehälters, welcher nicht an den Tintenversorgungsanschluß angrenzt, und eine Tintenversorgungskammer in dem Bereich des Tintenbehälters, welcher an den Tintenversorgungsanschluß angrenzt. Ein Ventilkörper ist an einer Position gegenüber dem Durchgangsloch angeordnet, so daß der Membranventilsitz derart gedrückt wird, daß der Ventilkörper aufgrund einer Druckdifferenz zwischen der Tintenkammer und der Tintenversorgungskammer daran angrenzt, wodurch wahlweise das Durchgangsloch abgedichtet wird.
Der Membranventilsitz nimmt einen Druckunterschied über einen weiten Bereich davon auf, um einen Durchgang von der Tintenkammer zu der Tintenversorgungskammer in Antwort auf den Verbrauch einer kleinen Tintenmenge von der Tintenversorgungskammer zu öffnen. Daher kann die Tinte zu einem Aufzeichnungskopf ausgestossen werden, ohne daß dies in übermäßigem negativen Druck resultiert, welcher auf den Aufzeichnungskopf ausgeübt wird. Falls außerdem der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer aufgrund eines Temperaturanstiegs, anderer Umgebungsfaktoren oder dergleichen ansteigt, reagiert der Membranventilsitz auf diesen erhöhten Druck in der Tintenversorgungskammer und gibt eine größere Tintenmenge von der Tintenversorgungskammer zu der Tintenkammer ab, wodurch verhindert wird, daß Tinte aus dem Aufzeichnungskopf leckt. Weiterhin wird der Membranventilsitz in engem Kontakt mit dem Ventilkörper durch seine eigene Elastizität gehalten, um in zuverlässiger Weise zu vermeiden, daß sich das Ventilglied aufgrund der Bewegung des Schlittens auf- und abbewegt oder vibriert. Der Tintenbehälter kann die Gestalt einer in abnehmbarer Weise an dem Aufzeichnungskopf angebrachten Tintenpatrone aufweisen.
Dementsprechend ist es ein Aspekt dieser Erfindung, eine verbesserte Tintenpatrone bereitzustellen, welche in der Lage ist, in zuverlässiger Weise Tinte zu einem Aufzeichnungskopf zuzuführen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine Tintenpatrone bereitzustellen, welche in der Lage ist, den auf den Aufzeichnungskopf ausgeübten Druck zu regulieren.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine Tintenpatrone bereitzustellen, welche in der Lage ist, den auf den Aufzeichnungskopf ausgeübten Druck zu regulieren und Tinte vom Aussickern abzuhalten, selbst wenn Temperaturänderungen oder andere Umgebungsänderungen eine Druckänderung in der Patrone verursachen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist es, eine verbesserte Tintenpatrone bereitzustellen, welche verhindert, daß Luft in den Aufzeichnungskopf gezogen wird, falls die Tinte in der Patrone aufgebraucht ist, oder falls die Tintenpatrone entfernt wird bevor die gesamte Tinte aufgebraucht ist.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung sind teils offensichtlich und teils aus der Beschreibung und den Zeichnungen erkennbar.
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.
Für ein umfassenderes Verständnis der Erfindung wird Bezug auf die folgende Beschreibung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen genommen, von denen:
1 eine Querschnittsansicht einer Tintenbehälterpatrone ist, die in Übereinstimmung mit einem vergleichenden Beispiel gebildet ist;
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;
2C eine Querschnittsansicht der Tintenbehälterpatrone aus 1 ist, die den Ventilkörper zeigt, wenn der Tintenpatrone Tinte zugeführt wird;
3 ein Graph ist, der den Zusammenhang zwischen einer austretenden Tintenmenge und dem Fluiddruckventil der Tintenpatrone aus 1 darstellt;
4 eine Querschnittsansicht eines Teils einer Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung mit einem weiteren vergleichenden Beispiel, wobei die Figur die Tintenversorgungskammer und ihre Umgebung zeigt;
5 eine Querschnittsansicht einer Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung mit einem weiteren vergleichenden Beispiel;
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;
6C ebenfalls eine Querschnittsansicht der Tintenbehälterpatrone aus 5 ist, die den Ventilkörper zeigt, wenn der Tintenpatrone Tinte zugeführt wird;
7 eine Querschnittsansicht eines Teils einer Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung mit einem weiteren vergleichenden Beispiel, wobei die Figur die Tintenversorgungskammer und ihre Umgebung zeigt;
8 eine Querschnittsansicht eines Teils einer vergleichbaren Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung mit einem weiteren vergleichenden Beispiel, wobei die Figur die Tintenversorgungskammer und ihre Umgebung zeigt;
9 eine Querschnittsansicht eines Teils einer Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung mit einem weiteren vergleichenden Beispiel, wobei die Figur die Tintenversorgungskammer und ihre Umgebung zeigt;
10 eine Querschnittsansicht eines Teils einer Tintenbehälterpatrone ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Figur die Tintenversorgungskammer und ihre Umgebung zeigt;
11 eine Querschnittsansicht ist, die einen Tintenversorgungsanschluß einer vergleichbaren Tintenpatrone zeigt, in Übereinstimmung mit einem weiteren Vergleichsbeispiel; und
12A und 12B Querschnittsansichten sind, die einen Tintenversorgungsanschluß einer Tintenpatrone zeigen, die nach einem weiteren Vergleichsbeispiel aufgebaut ist, wobei 12A den Tintenversorgungsanschluß im nicht auf einen Aufzeichnungskopf aufgesetzten Zustand zeigt und 12B den Tintenversorgungsanschluß im auf einen Aufzeichnungskopf aufgesetzten Zustand zeigt.
13 ist eine schematische Ansicht, die ein Tintenversorgungssystem zeigt, das ein wesentlicher Teil der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der Vergleichsbeispiele ist.
13 ist eine schematische Ansicht, die ein Tintenversorgungssystem einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt, auf welches die vorliegende Erfindung angewendet werden kann.
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 Tintenversorgungsdurchgang 102b des Verbindungselements 102 zugeführt, so dass die Druckkopfeinheit 101 Tintentropfen gemäß Drucksignalen freisetzt.
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 Auslass öffnung der Saugpumpe 105 verbunden ist.
Der Aufzeichnungskopf kann von beliebigem Aufbau sein, wie in den Europäischen Patentveröffentlichungen Nr. 581 531, 609 863, 584 823 und so weiter, beschrieben.
Mit Bezug zu 1 ist ein erstes Vergleichsbeispiel dargestellt, wobei ein Behälter gebildet ist, der einen Tintenpatronenkörper bereitstellt, im Allgemeinen mit der Bezugszahl 1 gekennzeichnet, der mit einer ersten Wand 1a ausgebildet ist, in der ein Tintenversorgungsanschluß 2 ausgebildet ist, in welche eine Tintenversorgungsnadel eines Aufzeichnungskopf (nicht gezeigt) eingeschoben werden kann. Der Raum im Behälter 1 ist in eine Tintenkammer 4 und in eine Tintenversorgungskammer 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.
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 dem Tintenversorgungsanschluß 2 wegweist und mit dem Ventil durch das Loch 10 in Verbindung steht, um Tinte dorthin zu leiten.
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 dieser Ausführungsform 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 Befesti gungsöffnung 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.
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.
Das obere 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.
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 dieser Ausführungsform 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.
Wenn der Tintenversorgungsanschluß 2 durch eine Tintenversorgungsnadel des Aufzeichnungskopfes (nicht gezeigt), der von einem Schlitten getragen wird, durchdrungen wird (der Tintenversorgungsanschluß ist normalerweise durch einen tintenundurchlässigen Verschluss (nicht gezeigt) abgedichtet, der durch die Nadel auf herkömmliche Weise durchstoßen werden kann), wird die Tintenversorgungskammer 5 in Fluidverbindung über diese Tintenversorgungsnadel 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.
Wie in 2A, 2B und 2C gezeigt, fließt in der Patrone, die auf diese Weise aufgebaut ist, die Tinte in der Tintenversorgungskammer 5 durch den Tintenversorgungsanschluß 2 in den Aufzeichnungskopf, wobei der Druck in der Tintenversorgungskammer 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 Tintenversorgungskammer 5, empfängt der Membranventilsitz 3 Druck von der Tintenkammer 4 und dehnt sich in Richtung des Tintenversorgungsanschlusses 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 (2A), wird zu diesem Zeitpunkt die Tinte, die sich in der Tintenkammer 4 befindet, daran gehindert, in die Tintenversorgungskammer 5 zu fließen, was wiederum verhindert, dass der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 übermäßig ansteigt, während auch verhindert wird, dass der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 übermäßig abfällt. Auf diese Weise wird der Druck auf den Aufzeichnungskopf auf einem konstanten Unterdruck in Bezug auf die Tintenkammer 4 gehalten.
Wenn dann mehr Tinte durch den Aufzeichnungskopf während des Druckvorgangs verbraucht wird, wird der Membranventilsitz 3 weiter elastisch in Richtung Tintenversorgungsanschluß 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 Tintenversorgungskammer 5.
Wenn der Zufluss der Tinte den Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 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 Tintenversorgungskammer 5. Daraus ergibt sich, dass der Druck an dem Tintenversorgungsanschluß auf einem konstanten Niveau unabhängig von der Tintenmenge, die sich in der Tintenkammer 4 befindet, gehalten wird.
Jedes Mal, wenn sich der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 auf Grund des Tintenverbrauchs während eines Druckvorgangs leicht verringert, dehnt sich der Membranventilsitz 3 leicht in Richtung Tintenversorgungsanschluß 2 aus, um einen Spalt zwischen dem Membranventilsitz 3 und dem Ventilkörper 8 zu bilden, durch den Tinte aus der Tintenkammer 4 in die Tintenversorgungskammer 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 Tintenversorgungsvorgang 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.
Steigt die Umgebungstemperatur, während nicht gedruckt wird, so steigt der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 an. Dieser Druckanstieg kann auch in den Veränderungen anderer Umweltfaktoren begründet sein. Als Reaktion auf diesen Druckanstieg bewegt sich der Membran ventilsitz 3 in Richtung Tintenkammer 4, die zur Atmosphäre hin offen ist. Dies hindert den Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 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.
In einem 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 gemäß der Erfindung 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.
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 der Tintenversorgungsanschluß 2 durch eine Befüllungsdichtung 16 verschlossen ist, ergibt sich für die Tintenkammer 4 anfänglich ein niedrigerer Druck als für die Tintenver sorgungskammer 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 Tintenversorgungskammer 5 unabhängig vom Vorhandensein des Membranventilsitzes 3 und des Ventilkörpers 8 entweichen kann. Dies erlaubt das Befüllen der gesamten Patrone 1 einschließlich der Tintenversorgungskammer 5 mit Tinte.
Es wird nun Bezug auf 4 genommen, welche eine Tintenpatrone 200 darstellt, welche in Übereinstimmung mit einem weiteren Vergleichsbeispiel konstruiert ist, wobei gleiche Elemente durch die gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. In dieser zweiten Ausführungsform 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 Schlittens oder ähnlichem leidet.
Es wird nun Bezug auf 5 genommen, die eine Tintenpatrone 300 darstellt, welche in Übereinstimmung mit einem weiteren Vergleichsbeispiel konstruiert ist, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. In dieser Ausführungsform 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 Tintenversorgungsanschluß 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 Tintenversorgungskammer 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.
In diesem Vergleichsbeispiel empfängt der Membranventilsitz 3, wie in 6A, 6B und 6C gezeigt, als Reaktion auf einen verringerten Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 Druck von der Tintenkammer 4 und dehnt sich in Richtung Zufuhröffnung 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 Tintenversorgungskammer 5 gehindert, während verhindert wird, dass der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 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 Schlittens, so dass der Tintendruck auf den Aufzeichnungskopf auf einem konstantem Unterdruckniveau in Bezug auf die Tintenkammer 4 gehalten wird.
Wenn dann mehr Tinte durch den Aufzeichnungskopf während des Druckvorgangs verbraucht wird, wird der Membranventilsitz 3 weiter in Richtung Tintenversorgungsanschluß 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 Tintenversorgungskammer 5.
Wenn der Zufluss der Tinte den Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 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 Tintenversorgungskammer 5. Daraus ergibt sich, dass der Druck an dem Tintenversorgungsanschluß 2 auf einem konstanten Niveau unabhängig von der Tintenmenge, die sich in der Tintenkammer 4 befindet, gehalten wird.
Während der Herstellung und während des Tintenbefüllungsvorgangs wird ein Unterdruck an die Tintenkammer 4 angelegt, um die Luft aus der Patrone 300 abzusaugen. Da der Tintenversorgungsanschluß 2 durch eine Befüllungsdichtung 16 verschlossen ist, ergibt sich für die Tintenkammer 4 anfänglich ein niedrigerer Druck als für die Tintenversorgungskammer 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 Tintenversorgungskammer 5 unabhängig vom Vorhandensein des Membranventilsitzes 3 und des Ventilkörpers 20 entweichen kann. Dies erlaubt das Befüllen der gesamten Patrone 300 einschließlich der Tintenversorgungskammer 5 mit Tinte.
In dem vorangehenden Vergleichsbeispiel 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 einer vierten Ausführungsform, 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.
Bezug wird nun auf 8 genommen, welche eine Tintenpatrone 500 darstellt, die nach einem weiteren Vergleichsbeispiel aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Während in den vorangegangenen Vergleichsbeispielen 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 Tintenversorgungskammer 43 durch eine Trennwand 41, die mit einem Trennwanddurchgangsloch 41a ausgebildet ist, geteilt wird. Die Tintenversorgungskammer 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 eines Tintenversorgungsanschlusses 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.
Da der Ventilkörper 46 immer in Richtung der Wand 49a, in welcher der Tintenversorgungsanschluß 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 Vergleichsbeispiel die Tinte sicher dem Aufzeichnungskopf unabhängig von etwaigen Vibrationen oder Schwingbewegungen der Tinte in der Patrone 500 auf Grund der Bewegung des Schlittens zugeführt werden. In dieser Ausführungsform bewegt sich ähnlich wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen, wenn der Druck unter dem Membranventilsitz 44 auf Grund des Tintenverbrauchs während des Druckens verringert wird, der Membranventilsitz 44 in Richtung des Tintenversorgungsanschlusses 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.
Bezug wird nun auf 9 genommen, welche eine Tintenpa trone 600 darstellt, die nach einem weiteren Vergleichsbeispiel 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.
Wenn der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 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 Tintenversorgungskammer 5 fließt.
Nachdem eine zusätzliche 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 Schlittens 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 Tinten kammer 4 verbleibenden Tintenmenge gehalten.
Während in einer Anzahl der vorangehenden Vergleichsbeispiele 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.
Bezug wird nun auf 10 genommen, welche eine Tintenpatrone 700 darstellt, die nach einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Diese Ausführungsform 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 Tintenversorgungskammer 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 Tintenversorgungskammer 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 Tintenversorgungskammer 5 zu stoppen.
Wenn andererseits der Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 absinkt, streckt sich der Membranventilsitz 24 in Richtung Tintenversorgungsanschluß 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 Tintenversorgungskammer 5 durch das Membrandurchgangsloch 25. Nachdem eine ausreichende Tintenmenge in die Tintenversorgungskammer 5 zugeführt worden ist, um den Druck innerhalb der Tintenversorgungskammer 5 anzuheben, tritt der Membranventilsitz 24 elastisch gegen den Druckunterschied zwischen der Tintenkammer 4 und der Tintenversorgungskammer 5 in Kontakt mit dem Ventilkörper 28, um den Abfluss von Tinte aus der Tintenkammer 4 in die Tintenversorgungskammer 5 zu stoppen.
Bezug wird nun auf 11 genommen, welche eine Tintenpatrone darstellt, die nach einem weiteren veranschaulichenden Beispiel aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Die Tintenpatrone dieses 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 einem Tintenversorgungsanschluß 52 und einer Tintenversorgungskammer 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 tintendurchläs sigen 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.
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 den Tintenversorgungsanschluß 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 des Tintenversorgungsanschlusses 52. Das Schwimmerventil 55 verliert seine Auftriebskraft auf Grund des Mangels an Tinte und kommt daher in Kontakt mit dem Ventilsitz 54, um den Tintenversorgungsanschluß 52 zu schließen (wie durch die gestrichelte Linie in 11 gekennzeichnet). Auch wenn das Drucken mit der fast erschöpften Patrone fortgesetzt wird, verhindert der geschlossene Tintenversorgungsanschluß 52, dass Luft in den Aufzeichnungskopf eindringt, wodurch mangelhaftes Drucken verhindert wird.
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 der Tintenversorgungsanschluß 52 frei und Luft kann in die Tintenversorgungskammer und die Tintenkammer eindringen, was den Tintenfluss während des Aufzeichnungsvorgangs nachteilig beeinflussen kann.
Bezug wird nun auf 12A und 12B genommen, welche eine Tintenpatrone darstellen, die nach einem weiteren veranschaulichenden Beispiel aufgebaut ist, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Wie in 12A und 12B gezeigt, hindert die Tintenpatrone dieses veranschaulichenden Beispiels Luft daran, in die Patrone einzudringen, wenn die Tintenpatrone vor ihrer Entleerung entfernt wird. Ein teleskopischer Ventilkörper 60 wird in einem Tintenversorgungsanschluß 61 angeordnet und ist mit einem Passloch für eine Tintenversorgungsnadel 62 in ihrem unteren Abschnitt ausgebildet, in welches eine Tintenversorgungsnadel 70 entfernbar eingepasst werden kann. Der Ventilkörper 60 wird ebenfalls mit einem Verbindungsloch 64 zum Verbinden einer Tintenversorgungskammer 63 mit dem Passloch für die Tintenversorgungsnadel 62 ausgebildet, wenn sich der Ventilkörper 60 in eine nach oben begrenzte Position bewegt.
In diesem veranschaulichenden Beispiel wird der Ventilkörper 60, der mit einer sich radial erstreckenden elastischen Peripherie 60a ausgebildet ist, vor dem Einsetzen der Tintenversorgungsnadel 70, wie in 12A gezeigt, in elastischem Kontakt mit einer Bodenoberfläche 63a der Tintenversorgungskammer 63 durch seine Elastizität gehalten, um den Abfluss von Tinte aus der Tintenversorgungskammer 63 verlässlich zu verhindern.
Wird die Tintenversorgungsnadel 70 in das Passloch 62 eingeschoben, so trennt sich der Ventilkörper 60 von der Bodenoberfläche 63a der Tintenversorgungskammer 63 und erstreckt sich in die obere begrenzte Position, während das Verbindungsloch 64 der Tintenversorgungskammer 63 gegenüber freigelegt ist (12B). Dies lässt die Tintenversorgungskammer 63 in Fluidverbindung mit einem Tintendurchgang 70a der Tintenversorgungsnadel 70 durch das Verbindungsloch 64 und ein Nadelverbindungsloch 70b gelangen, wobei Tinte aus der Tintenversorgungskammer 63 in die Tintenversorgungsnadel 70 fließt und in weiterer Folge dem Aufzeichnungskopf zugeführt wird.
Wenn die auf dem Aufzeichnungskopf aufgesetzte Tintenpatrone entfernt wird, bewegt sich der Ventilkörper 60 in Richtung des Bodens 63a aus 12A, um den Tintenversorgungsanschluß 61 und folglich die Tintenversorgungskammer 63 zu schließen. Dies verhindert den Ausfluss von Tinte aus der Tintenversorgungskammer 63 als auch das Eindringen von Luft in die Tintenversorgungskammer 63.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Behälter mit einem Tintenversorgungsanschluß 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 dem Tintenversorgungsanschluß benachbarten Abschnitt ausgebildet und eine Tintenversorgungskammer wird in dem dem Tintenversorgungsanschluß 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 Tintenversorgungskammer ausgelöst worden ist, in die Tintenkammer freizusetzen. Es ist daher möglich, das ungewollte Austreten von Tinte zu verhindern, wenn der Drucker 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.
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 Schlittens verursacht werden, verlässlich durchgeführt werden, was es daher möglich macht, den Druckunterschied zwischen der Tintenpatrone und dem Aufzeichnungskopf unabhängig von der Bewegung des Schlittens aufrecht zu erhalten, um eine Verbesserung in der Druckqualität zu erzielen.
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.
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.

Claims

Tintenpatrone (700) zum abnehmbaren Anbringen an einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, umfassend: einen Behälter zum Versorgen der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit Tinte, wobei der Behälter eine Mehrzahl von Außenwänden und eine Ventilanordnungs-Wand mit einer Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Ventilanordnungs-Wand den Behälter in einen ersten Hauptspeicherbereich und einen zweiten Auslaßbereich unterteilt, wobei die Ventilanordnungs-Wand eine erste hin zu dem ersten Hauptspeicherbereich gewandte Seite und eine zweite hin zu dem zweiten Auslaßbereich gewandte Seite aufweist, wobei die Ventilanordnungs-Wand mit ihrer zweiten Seite einen Ventilkörper bereitstellt, der unbeweglich relativ zur Ventilanordnungs-Wand und in einer Position senkrecht zu dieser vorgesehen ist, wobei der Behälter weiterhin einen Tintenversorgungsanschluß (2) aufweist, durch welchen Tinte zu der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung strömt; einen elastisch deformierbaren Ventilsitz (24) mit einem einen Umfang aufweisenden Durchgangsloch (25), wobei der Ventilsitz (24) relativ zu der Ventilanordnungs-Wand derart angebracht ist, daß der Umfang des Durchgangsloches (25) mit dem Ventilkörper in Kontakt ist und gegen den Ventilkörper gedrückt ist, und daß das Durchgangsloch (25) von dem Ventilkörper blockiert ist.
Tintenpatrone (1; 200; 300; 400; 500; 600; 700) nach Anspruch 1, wobei der Ventilsitz (3; 24; 44; 57) einen Randbereich umfaßt, welcher zwischen der Ventilanordnung und wenigstens einer der Außenwände des Behälters angeordnet ist.
Tintenpatrone (1; 200; 300; 400; 500; 600; 700) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Umfang des Durchgangsloches (6) in elastischem Kontakt mit der zweiten Seite ist, so daß das Durchgangsloch (6) durch die zweite Seite blockiert ist, wodurch der Ventilsitz (3; 24; 44; 57) eine Tintenkammer (4; 42) von einer Versorgungskammer (5; 43; 53; 63) trennt, wobei sich das Durchgangsloch (6) aufgrund eines Druckunterschieds zwischen der Tintenkammer (4; 42) und der Tintenversorgungskammer (5; 43; 53; 63) von der zweiten Seite wegbewegt.
Tintenpatrone (1; 200; 300; 400; 500; 600; 700) nach Anspruch 3, wobei der Druckunterschied einen vorbestimmten Wert oder mehr beträgt und durch einen Tintenverbrauch der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung verursacht ist.
Tintenpatrone (1; 200; 300; 400; 500; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Durchgangsloch (6) in einem Zentrum des Ventilsitzes (3; 24; 44; 57) angeordnet ist.
Tintenpatrone (1; 200; 300; 400; 500; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ventilanordnungs-Wand sich in einer ersten Richtung erstreckt und die Öffnung darin von dem Durchgangsloch (6) in der ersten Richtung versetzt ist.
Tintenpatrone (1; 200; 300; 400; 500; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Umfang des Durchgangsloches (6) in einer zu einer Achse des Tintenversorgungsanschlusses (2; 49; 52; 61) senkrechten Ebene liegt.
Tintenpatrone (1; 200; 300; 400; 500; 600; 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Seite der Ventilanordnungs-Wand einen Vorsprung zum Blockieren des Durchgangsloches (6) umfaßt.
Tintenpatrone (1; 200; 300; 400; 500; 600; 700) nach Anspruch 8, wobei der Vorsprung ein unteres Ende mit gekrümmter Peripherie umfaßt.
Verfahren zur Steuerung einer Tintenströmung in einer Tintenpatrone (700) zum abnehmbaren Anbringen an einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die Schritte umfassend: Bereitstellen eines Behälters zum Versorgen der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit Tinte, wobei der Behälter eine Mehrzahl von Außenwänden und eine Ventilanordnungs-Wand mit einer Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Ventilanordnungs-Wand den Behälter in einen ersten Hauptspeicherbereich und einen zweiten Auslaßbereich unterteilt, wobei die Ventilanordnungs-Wand eine erste hin zu dem ersten Hauptspeicherbereich gewandte Seite und eine zweite hin zu dem zweiten Auslaßbereich gewandte Seite aufweist, wobei die Ventilanordnungs-Wand mit ihrer zweiten Seite einen Ventilkörper bereitstellt, der unbeweglich relativ zur Ventilanordnungs-Wand und in einer Position senkrecht zu dieser vorgesehen ist, wobei der Behälter weiterhin einen Tintenversorgungsanschluss (2) aufweist, durch welchen Tinte zu der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung strömt; Anbringen, relativ zu der Ventilanordnungs-Wand, eines elastisch deformierbaren Ventilsitzes (24) mit einem einen Umfang aufweisenden Durchgangsloch (25), wobei der Ventilsitz (24) relativ zur Ventilanordnungs-Wand derart angebracht ist, daß der Umfang des Durchgangsloches (25) mit dem Ventilkörper in Kontakt ist und gegen den Ventilkörper gedrückt wird, und daß das Durchgangsloch (25) von dem Ventilkörper blockiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Verfahren durch Verwenden der Tintenpatrone (1; 200; 300; 400; 500; 600; 700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt wird.