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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, die aus einem Schlitten,
der in Richtung der Breite eines Aufzeichnungsmediums hin und her
beweglich ist, einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der an dem
Schlitten vorgesehen ist, sowie Tintenzuführmitteln besteht, die an dem
Schlitten angebracht sind, um dem Aufzeichnungskopf Tinte zuzuführen. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Technik zum Zuführen von Tinte, während ein
Unterdruck aufrechterhalten wird, der auf den Druckkopf oder Aufzeichnungskopf
aufgebracht wird.
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Stand der Technik
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Eine
Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, die zum Bedrucken einer großen Anzahl
von Seiten verwendet wird, ist, wie dies in der j
apanischen veröffentlichten geprüften Patentanmeldung Nr.
Hei4-43785 beispielsweise offenbart ist, so angeordnet,
dass einen Tintentank, beispielsweise eine Kassette, in dem Körper montiert
ist, und verbunden ist mit einer Tintenzuführeinheit, die an einem Schlitten
angebracht ist, über
eine Tintenzuführleitung
zum Zuführen
von Tinte, die zu verbrauchen ist zum Bedrucken, zu einem Aufzeichnungskopf über diese Tintenzuführeinheit.
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Diese
Anordnung macht es möglich,
eine Veränderung
des Tintendrucks signifikant zu eliminieren, welche mit der Ausdehnung
oder dem Biegen einer Leitung während
der Bewegung des Schlittens einhergeht, um so den Druck aufrecht
zu erhalten.
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Um
die Farbdruckqualität
zu verbessern, ist eine Aufzeichnungseinrichtung erhältlich,
die für
dieselbe Farbe verschiedene Arten von Tinte verwendet, d. h. Tinte
mit unterschiedlicher optischer Dichte. In einer solchen Aufzeichnungseinrichtung
steigt die Anzahl von Tintenleitungen, wenn die Anzahl der verschiedenen
Arten von Tinten sich vergrößert. Da
jede Tintenleitung geführt
werden muss, um der Bewegung des Schlittens zu folgen, ist eine
Struktur zum Verdrahten jeder Leitung kompliziert oder eingeschränkt. Die
Elastizität
und Steifigkeit der Leitung beeinflusst außerdem die Bewegung des Schlittens, was
ein Drucken bei hoher Geschwindigkeit behindert.
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Um
ein solches Problem zu lösen,
ist, wie offenbart in der
japanischen
veröffentlichten
ungeprüften
Patentanmeldung Nr. Hei10-244685 , eine Aufzeichnungsvorrichtung
vorgeschlagen worden, die eine an einem Schlitten angebrachte Tintenzuführeinheit
zum Zuführen
von Tinte zu einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf beinhaltet, eine
auf der Seite des Körpers
montierte Tintenpatrone sowie eine Tintennachfülleinheit, die mittels einer
Zuleitung angeschlossen ist und lösbar mit der Tintenzuführeinheit
im Eingriff ist.
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Mit
dieser Anordnung wird der Schlitten während des Druckens in einem
Zustand bewegt, in dem die Tintenzuführeinheit von der Zuleitung,
wie beispielsweise einer Leitung, gelöst ist, und die Tintenzuführeinheit
wird nur dann an die Zuleitung angeschlossen, wenn die Tintenzuführeinheit
mit Tinte nachgefüllt
werden soll. Die Leitung, die die Zuleitung bildet, braucht daher
der Bewegung des Schlittens nicht zu folgen, und die Verdrahtung
kann vereinfacht werden. Der Schlitten kann bei hoher Geschwindigkeit
bewegt werden, weil die Leitung nicht ausgedehnt oder zusammengeschoben
wird, während
sie der Bewegung des Schlittens folgt, und so kann ein Drucken bei
hoher Geschwindigkeit realisiert werden.
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Da
die Zuführung
von Tinte von der an der Seite des Körpers montierten Tintenpatrone
hin zu der Tintenzuführeinheit
von einem geringen Unterdruck abhängt, der durch die Expansionskraft
eines elastischen Elements erzeugt wird, das zuvor in der Tintenzuführeinheit
montiert worden ist, leidet die Aufzeichnungsvorrichtung unter einem
Problem, dass der Unterdruck abnimmt und so die gefüllte Menge
der Tinte reduziert und einen verlängerten Zeitraum für die Befüllung mit
Tinte verbraucht, da sich Luft in der Tintenzuführeinheit ansammelt, wenn das
Befüllen
mit Tinte oft wiederholt wird.
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Um
dieses Problem zu lösen,
ist gemäß der
japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung
Hei 8-174860 eine Aufzeichnungsvorrichtung vorgeschlagen
worden, in welcher ein Differentialdruckventilmechanismus zwischen
der Seite der Tintenzuführeinheit,
auf der sich die Tintenspeicherkammer befindet, und dem Aufzeichnungskopf
vorgesehen ist, welcher Mechanismus eine Membran hat, die abhängig von
dem Differentialdruck der Tinte geöffnet oder geschlossen wird.
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Durch
diese Anordnung wird es möglich,
Tinte zu dem Aufzeichnungskopf zu führen, während der Unterdruck beibehalten
wird, aber es besteht immer noch das Problem, dass, da die Membran
auch fluktuiert, wenn Tinte fluktuiert aufgrund der Bewegung des
Schlittens, die dem Aufzeichnungskopf zuzuführende Tinte nur schwierig
den darin vorherrschenden Unterdruck genau beibehalten kann.
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Da
die Membran so vorgesehen ist, dass sie sich horizontal erstreckt,
ist außerdem
ein gesteigerter Flächenbereich
der Membran und so auch ein größerer Einbauraum
dafür erforderlich,
um Ventilmittel zu öffnen
oder zu schließen
mit einem kleinen Unterschied des Unterdrucks, der bei dem Aufzeichnungskopf
beizubehalten ist. Demzufolge ist der Schlitten der Aufzeichnungsvorrichtung,
die mehrere Arten von Tinte für
den Druck verwendet, recht groß.
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Eine
Tintenzuführeinheit
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus
EP 0 709 207 A2 bekannt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Tintenzuführeinheit
zu schaffen, die für
eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung geeignet ist, welche einen
Unterdruck mit hoher Präzision
fein aufrecht erhalten kann und Tinte stabil zu einem Aufzeichnungskopf
leiten kann.
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Eine
Tintenzuführeinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist wie im Anspruch 1 beschriebenen angeordnet.
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Gemäß dieser
Anordnung wird, da ein Differentialdruck auf einer Druckaufnahmefläche mittels der
Schraubenfeder eingestellt wird, die Fluktuation von Tinte, verursacht
durch die Bewegung eines Schlittens, mittels der Schraubenfeder
aufgenommen, wodurch ein Unterdruck fein und auf geeignete Art und
Weise aufrecht erhalten werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Ausführungsform
einer Tintenstrahlaufzeichnungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
mit dem Umriss ihres Tintenzuführmechanismus.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform einer Tintenzuführeinheit zeigt,
welche für
diese Vorrichtung verwendet wird.
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3(a) und 3(b) zeigen
einen Zustand, in welchem Filme zum Verschließen der Oberfläche und
der rückwärtigen Fläche gelöst sind,
bzw. einen Zustand, in welchem die Filme zum Verschließen weggelassen
sind, in der einen Ausführungsform der
Tintenzuführeinheit.
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4 ist
eine Schnittansicht, die den Aufbau des Querschnitts entlang einer
Linie A-A in 2 zeigt.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Differentialdruckventilmechanismus
zeigt, der in die Tintenzuführeinheit eingebaut
ist.
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6(a) und 6(b) sind
Schnittansichten, die den Differentialdruckventilmechanismus der Tintenzuführeinheit
zeigen, wobei der Mechanismus vergrößert dargestellt ist,
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6(a) zeigt einen Zustand, in welchem das Ventil
geschlossen ist, und 6(b) zeigt
einen Zustand, in welchem das Ventil geöffnet ist.
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7(a) bis 7(e) sind
Schnittansichten, die andere Ausführungsformen des Membranventils zeigen,
welches den Differentialdruckventilmechanismus bildet.
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8 sind Schnittansichten, die andere Ausführungsformen
des Differentialdruckventilmechanismus zeigen, wobei der Mechanismus
vergrößert dargestellt
ist, 8(a) zeigt einen Zustand, in
welchem das Ventil geschlossen ist, 8(b) zeigt
einen Zustand, in welchem das Ventil offen ist, und
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8(c) ist eine Schnittansicht, die die andere Ausführungsform
des Ventils zeigt.
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9 zeigt
eine Ausführungsform
eines Verfahrens zur Herstellung des oben genannten Ventils.
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10 zeigt
eine Beziehung zwischen einem Filter und einem Durchgang oder Kanal
in einem Fall, in welchem die Anbringposition des Filters aus der
Ausführungsform
in 8 in einem Zustand verändert ist,
in welchem das Ventil offen ist.
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11(a) und 11(b) zeigen
jeweilige Seiten der Tintenzuführeinheit,
um eine Nut und eine Durchgangsöffnung
zu zeigen, welche den Kanal bildet.
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12 ist
eine Schnittansicht, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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13 ist
eine Schnittansicht, die den Differentialdruckventilmechanismus
vergrößert darstellt.
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14(a) bis 14(c) zeigen
den Vorgang des Anschließens
in einem Verfahren zum Montieren eines Haupttanks in der Tintenzuführeinheit.
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15(a) bis 15(c) zeigen
einen Zustand, in welchem Tinte aus dem Haupttank nachgefüllt wird,
im Zusammenhang mit dem Tintenverbrauch durch einen Aufzeichnungskopf.
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16(a) bis 16(e) zeigen
andere Ausführungsformen
des Haupttanks.
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17 bis 19 zeigen
andere Ausführungsformen
des Haupttanks gemäß der vorliegenden
Erfindung, und die 17(a) und 17(b), die 18(a) und 18(b) und 19(a) und 19(b) zeigen einen Zustand, bevor der Haupttank
in der Tintenzuführeinheit
montiert ist bzw. einen Zustand, in welchem er montiert ist.
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20 erläutert das
Nachfüllen
der Tintenzuführeinheit
in der in 1 gezeigten Aufzeichnungsvorrichtung
sowie den Vorgang des Wiederherstellens des Tintenausstoßes des
Aufzeichnungskopfs.
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BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wird nun genau mit Bezug auf die dargestellten
Ausführungsformen beschrieben.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Ein Schlitten 1 ist geführt mittels eines
Führungselements 2 und
kann durch nicht dargestellte Antriebsmittel hin und her bewegt
werden. Eine Vielzahl von Tintenzuführeinheiten 3 (in
dieser Ausführungsform
vier Tintenzuführeinheiten),
die jede ein Merkmal der vorliegenden Erfindung bilden, sind an
dem oberen Teil des Schlittens 1 angebracht, und ein Druckkopf 4 ist
an der unteren Oberfläche des
Schlittens 1 vorgesehen. Ein Patronenhalter 6 zum
Aufnehmen einer Tintenpatrone 5 ist auf jeder der Seiten
eines Flächenbereichs
vorgesehen, wo der Schlitten 1 bewegt wird (nur eine Seite
ist in 1 dargestellt). Eine Tintenergänzungseinheit 7 ist
oberhalb eines Nichtdruckbereichs in dem Bereich vorgesehen, wo
der Schlitten 1 bewegt wird.
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Die
Tintenergänzungseinheit 7 ist
an die Tintenpatronen 5 über Leitungen 8 angeschlossen
und so ausgestaltet, dass sie Tinteneinlässe 9 der Tintenzuführeinheiten 3 verbindet,
um Tinte bis zu einer erforderlichen Höhe einzuspritzen, wenn der
Schlitten 1 zu einem Tintenergänzungsbereich oder Tintennachfüllbereich
bewegt wird. Eine Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Pumpeneinheit,
d. h. eine Tinteneinspritzdruckquelle, verbunden mit der Tintennachfülleinheit 7 über eine
Leitung 11.
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2 zeigt
eine Ausführungsform
der Tintenzuführeinheit 3.
Die Tintenzuführeinheit 3 hat
die Form eines flachen Containers, an dessen oberer Fläche 21 der
Tinteneinlass 9 ausgeformt ist, der mit einer Tintenspeicherkammer
kommuniziert, sowie eine Luftöffnung 21.
Eine Tintenzuführöffnung 23,
die mit dem Aufzeichnungskopf 4 verbunden ist, ist in einem
unteren Flächenbereich
an der unteren Oberfläche 22 in
dieser Ausführungsform
ausgebildet. Ein Fenster ist in einem Bereich der Seite 24 des
Behälters oder
Containers ausgeformt, hinweisend zu der Tintenspeicher 36,
und ist mittels eines Films 31 verschlossen. Der Film 31 ist
verformbar mit dem Druck der Tinte und besteht aus einem laminierten
Film, in welchem eine metallische Lage mit einer extrem geringen
Dampfdurchlässigkeit
und einer extrem geringen Gasdurchlässigkeit auf einen Hochpolymerfilm laminiert
ist, einen Hochpolymerfilm mit einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit
und einer extrem geringen Gasdurchlässigkeit, oder ähnliches.
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Mit
Bezug auf die 3 wird nun der genaue Aufbau
der Tintenzuführeinheit 3 weiter
beschrieben. Der Container, der die Tintenzuführeinheit 3 bildet, hat
grob gesagt eine Rahmenstruktur, die erhalten wird durch Ausformen
eines Plastikmaterials, etc., und geöffnete Seiten eines Gehäuses 30 sind
jeweils verschlossen mittels Filmen 31 und 32,
die jeweils aus einem laminierten Film gemacht sind, in welchem eine
metallische Lage mit einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit
und einer extrem Gasdurchlässigkeit
laminiert ist auf einen Hochpolymerfilm, einen Hochpolymerfilm mit
einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit und extrem geringen
Gasdurchlässigkeit,
oder ähnliches.
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Das
Gehäuse 30 ist
vertikal mittels einer Wand 33 geteilt und seitlich mit
einer Wand 34, wie in 4 dargestellt,
so dass schmale Nuten 35 und 35' für die Kommunikation mit der
Luft in der oberen Wand 33 vorgesehen sind, und der untere
Teil ist in die Tintenspeicherkammer 36 und eine Ventilkammer 37 aufgeteilt.
Ein dicker Teil 30b, der von der Seite hin zum Boden sich
erstreckt, ist auf einer Seite 30a der Ventilkammer 37 des
Gehäuses 30 ausgeformt, um
einen Tintenzuführkanal 38 in
Form einer Nut zu definieren, welche ein oberes Ende 38a hat,
das mit dem Tinteneinlass 9 in Verbindung steht, und ein
unteres Ende 38b beabstandet von einer Tinteneinflussöffnung 39 der
Wand 34 über
einen Zwischenraum G. Die Nut ist versetzt in Richtung der Dicke
des Gehäuses 30.
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Indem
das untere Ende des Tintenzuführkanals 38 in
der Nähe
der Tinteneinflussöffnung 39 auf diese
Art und Weise vorgesehen ist, kann stark entgaste Tinte, die von
der Tintenpatrone 5 her eingespritzt wird, zu dem Aufzeichnungskopf 4 über den Tintenzuführkanal 38 strömen, der
in dem unteren Teil vorgesehen ist, während ein Kontakt mit der Luft vermieden
wird.
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Dadurch,
dass Tinte in den Druckkopf 4 hineinströmen kann, während ihr entgastes Verhältnis nicht
abgesenkt ist, wie oben beschrieben, kann die stark entgaste Tinte
dazu verwendet werden, den Druckkopf 4 zu füllen und
den Druckkopf 4 zu reinigen. Daher können Luftbläschen, die in dem Druckkopf 4 existieren,
leicht in der Tinte gelöst
werden und daraus ausgegeben werden.
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Das
obere Ende 38a des Tintenzuführkanals 38 ist verbunden
mit dem Tinteneinlass 9 über eine Verbindungsöffnung 9a,
welche durch das Gehäuse 30 hindurch
ausgeformt ist. Die Luftöffnung 21 ist
verbunden mit einer Verbindungsöffnung 42 an
der unteren Oberfläche
der Wand 33 über
eine Verbindungsöffnung 21a,
die durch das Gehäuse 30 hindurch ausgeformt
ist, die schmalen Nuten 35 und 35' an jeweiligen Oberflächen der
Wand 33 sowie Öffnungen 40 und 41,
die in Richtung der Dicke erstreckt sind, um diese schmalen Nuten 35 und 35 zu
verbinden, und daher verbunden sind mit der Tintenspeicherkammer 36.
Das heißt,
ein Luftverbindungs-Fluidkanal
ist definiert als Kapillare, die den Fluidwiderstand soweit wie
möglich
steigert mit Hilfe der Öffnungen 40 und 41,
die in Richtung der Dicke erstreckt sind und voneinander horizontal
entlang der Wand 33 beabstandet sind, und der schmalen
Nuten 35 und 35', deren
Enden verbunden sind durch diese Öffnungen und die auf den jeweiligen
Seiten der Wand 33 vorgesehen sind. Das Innere der Tintenspeicherkammer 36 ist
in Verbindung mit der Luft über
die Verbindungsöffnung 42,
die schmale Nut 35, die Öffnung 41, die schmale
Nut 35',
die Öffnung 40 und
die Verbindungsöffnung 21a,
und zwar in dieser Reihenfolge.
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Die
Ventilkammer 37 ist aufgeteilt in zwei Flächenbereiche
in Richtung der Dicke durch einen später noch beschriebenen Differentialdruckventilmechanismus 50.
Eine Nut 43 ist an einer Oberfläche einer Tinteneinflussseite
ausgeformt, um einen vertikalen Tintenflusskanal zu definieren,
der an seinem einen Ende mit der Tintenspeicherkammer 36 über eine
Tinteneinflussöffnung 39 in
Verbindung steht und an seinem anderen Ende mit dem Differentialdruckventilmechanismus 50.
Eine Nut 44 ist in einer Tintenausflussseite ausgeformt,
um einen Tintenflusskanal zu definieren zum Verbinden des Differentialdruckventilmechanismus 50 mit
der Tintenzuführöffnung 23.
Das vordere Ende der Nut 44 ist in Verbindung mit der Tintenzuführöffnung 23 über eine vertikale
Durchgangsöffnung 45,
die durch das Gehäuse 30 hindurch
ausgeformt ist.
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Die 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform des oben erwähnten Differentialdruckventilmechanismus 50.
Eine Ausnehmung 47 zur Aufnahme einer Ventilanordnung mit
einer Öffnung 46 zum
Aufnehmen einer Schraubenfeder 51 ist in dem mittleren Bereich
einer Seitenwand ausgeformt, welche eine Seite der Ventilkammer 37 des
Gehäuses 30 verschließt, und
die Schraubenfeder 51, ein Federhalter 52, ein
Membranventil 53 und ein Befestigungselement 57,
das auch als Stützelement
für einen
Filter 56 verwendet wird, sind darin auf laminierte Art
und Weise eingepasst. Der Federhalter 52 ist mit einer Federstützfläche 52a versehen,
um welche herum Führungsstücke 52b mit
das Entfernen verhindernden Klauen 52d ausgebildet sind.
Eine Tintenflussöffnung 52c ist
durch die Federlagerfläche 52a hindurch ausgeformt.
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Das
Membranventil 53, ausgestaltet als bewegliches Ventil,
beinhaltet einen Membranteil 54 aus einem flexiblen Material,
der elastisch verformbar ist durch die Aufnahme eines Differentialdrucks, und
einen dicken befestigten Teil 55, der den Außenumfang
des Membranteils 54 lagert, aus einem harten Material gemacht
ist und zwischen dem Gehäuse 30 und
dem Fixierelement 57 gehalten ist. Es wird bevorzugt, das
Membranventil 53 integral durch ein Zweikomponentenformen
von Hochpolymermaterialien herzustellen. Im mittleren Bereich des
Membranteils 54 ist ein dicker Verschlussteil oder Dichtungsteil 54b vorgesehen,
der eine Tintenflussöffnung 54a gegenüber der
Tintenflussöffnung 52c des
Federhalters 52 hat.
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Das
Fixierelement 57 ist mit einer Ausnehmung 57a ausgebildet,
um eine Filterkammer zu bilden. Ein Ventilsitz 57c ist
im mittleren Bereich einer Dichtungswand oder Verschlusswand 57b der
Ausnehmung 57a ausgebildet, um in Kontakt mit der Tintenflussöffnung 54a des
Membranventils 53 zu geraten. Der Ventilsitz 57c ist
in eine sphärische
Gestalt geformt, um in Richtung des Membranventils 53 hervorzustehen.
Eine Durchgangsöffnung 57d ist
oberhalb des Ventilsitzes 57c vorgesehen, durch welche hindurch
Tinte einströmt.
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In
dieser Ausführungsform
ist, wenn der Schlitten 1 in die Position der Tintennachfülleinheit 7 bewegt
wird und die Tintenzuführeinheit 3 mit
der Tintennachfülleinheit 7 verbunden
wird, der Tinteneinlass 9 mit der Tintenpatrone 5 über die
Leitung 8 verbunden, und die Luftöffnung 21 ist mit
der Pumpeneinheit verbunden, welche eine Tinteneinspritzdruckquelle
ist, und zwar über
die Leitung 11.
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Wenn
die Tintennachfülleinheit 7 in
diesem Zustand betätigt
wird, wird der Druck in der Tintenspeicherkammer 36 abgesenkt,
so dass Tinte in den Boden der Tintenspeicherkammer 36 hinein über den Tintenzuführkanal 38 strömt.
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Wenn
der Membranteil 54 des Membranventils 53 mit der
Feder 51 gedrückt
wird und elastisch mit dem Ventilsitz 57c in Kontakt gebracht
wird, wie in 6(a) dargestellt, und zwar in
einem Zustand, wo die Tintenspeicherkammer 36 mit Tinte
auf diese Art und Weise gefüllt
ist, ist die Kommunikation zwischen der Tintenspeicherkammer 36 und
der Tintenzuführöffnung 23 abgeschnitten.
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Wenn
ein Druckvorgang in diesem Zustand gestartet wird und Tinte von
dem Druckkopf 9 verbraucht wird, wird der Druck in der
Nut 44, die den Tintenkanal bildet, abgesenkt, um die dem
Druckkopf 9 zugeführte
Tinte auf einem feststehenden Unterdruck zu halten. Wenn weiter
Tinte verbraucht wird, steigt der Unterdruck an. Daher steigt auch
der auf den Membranteil 54 einwirkende Differentialdruck, wie
in 6(b) dargestellt, und der Membranteil 54 zieht
sich zurück
gegen die Feder 51, um die Tintenflussöffnung 54a von dem
Ventilsitz 57c zu trennen, und so einen Zwischenraum g
zu bilden.
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Dies
ermöglicht
es der Tinte in der Tintenspeicherkammer 36, in die Ventilkammer 37 hineinzuströmen, durch
die Tintenflussöffnung 54a des Membranteils 54 hindurchzutreten,
nachdem Luftbläschen
und Schmutz daraus mittels des Filters 56 entfernt worden
sind, und dann in die Tintenzuführöffnung 23 hinein
zu strömen,
und zwar entlang einer durch F dargestellten Stromlinie. Wenn Differentialdruck
absinkt bis zu einem gewissen Grad auf diese Art und Weise, wird
der Membranteil 54 des Membranventils 53 zurück zu dem
Ventilsitz 57c mittels der Feder 51 gedrückt, um
die Tintenflussöffnung 54a zu schließen, wie
in 6a dargestellt.
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Dieser
Vorgang wird wiederholt, um Tinte dem Druckkopf zuzuführen, während ein
konstanter Unterdruck beibehalten wird, das heißt, wenn der Unterdruck der
Tintenzuführöffnung 23 ansteigt,
zieht sich das Membranventil 53 gegen die Schraubenfeder 51 zurück, um die
Tintenflussöffnung 54a zu öffnen.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
wird, da die Umgebung des Außenumfangs
der Tintenflussöffnung 54a des
Membranventils 53 positiv auf den Ventilsitz 57c mittels
der Schraubenfeder 51 gedrückt wird, die Fluktuation des
Membranventils 53, die mit der Bewegung des Schlittens
einhergeht, verhindert, und der Zuführdruck von Tinte zu dem Druckkopf
kann stabil auf einem vorbestimmten Unterdruck gehalten werden,
verglichen mit einer herkömmlichen
Tintenzuführeinheit,
welche den Differentialdruck nur durch die Elastizität des Membranventils 53 einstellt.
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Die 7(a) bis 7(e) zeigen
andere Ausführungsformen
des oben beschriebenen Membranventils 53. Der Membranteil 54 besteht
aus einem Material, das durch den Differentialdruck von Tinte ausgelenkt
werden kann, beispielsweise aus einem weichen Polypropylen, so dass
er versehen ist mit einer ringförmigen
Lagerung 54b in seinem Außenumfang und dem dicken Verschlussteil 54b,
der in seinem mittleren Bereich die Tintenflussöffnung 54a hat. Der
befestigte Teil 55 besteht aus einem harten Material, beispielsweise
hartem Polypropylen, und hat die Gestalt eines ringförmigen Elements,
das auf den Außenumfang
der Lagerung 54c des Membranteils 54 aufgepasst
ist, um diesen zu lagern.
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In 7(a) ist ein schmaler Teil 54d, der den elastisch
verformbaren Bereich des Membranteils 54 bildet, verjüngt, um
den Verschlussteil 54b relativ zu einer Position zu versetzen,
wo der schmale Teil 54d und die Lagerung 54c verbunden
sind.
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In 7(b) ist der schmale Teil 54d so ausgestaltet,
dass die Verbindung dieses Teils mit der Lagerung 54c sowie
der mittlere Bereich des schmalen Teils 54d sich in der
gleichen Ebene befinden, und der schmale Teil 54d ist ungefähr in der Mitte
der Lagerung 54c (oder des befestigten Teils 55)
in Richtung der Dicke vorgesehen. Außerdem ist der befestigte Teil 55 mit
einer ringförmigen
Ausnehmung 55a versehen, die in einer Seite vorzusehen
ist, wo der Verschlussteil 54b in Kontakt mit dem Ventilsitz 57c gerät und die
sich annähernd
bis zu dem Verbindungsbereich zwischen dem schmalen Teil 54d und der
Lagerung 54c erstreckt, um so die elastische Verformung
des Membranteils 54 nicht zu behindern und die Lagerkraft
oder Stützkraft
beizubehalten.
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In
jeder der 7(c) bis 7(e) ist
ein ringförmiger
gebogener Teil 54e in dem Verbindungsbereich zwischen dem
schmalen Teil 54d und der Lagerung 54c ausgebildet,
um die Kraft der Beschränkung des
schmalen Teils 54d mittels der Lagerung 54c zu lösen und
eine Deformation zu absorbieren, die verursacht wird durch eine
Schrumpfbeanspruchung im Zusammenhang mit dem Spritzgießen.
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In 7(c) hat der gebogene Teil 54e eine röhrenförmige Gestalt,
und die Lagerungsseite des schmalen Teils 54d und die Seite
dieses Teils, wo sich die Tintenflussöffnung 54a befindet,
sind voneinander weg bewegt.
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In 7(d) hat der gebogene Teil 54e eine U-förmige Querschnittsgestalt,
und die Lagerung 54c und die Tintenflussöffnung 54a befinden
sich in der gleichen Ebene.
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In 7(e) ist der Faltenbalgteil mit einem U-förmigen Querschnitt
so ausgeformt, dass seine Lagerungsseite in Richtung der Seite bewegt
ist, wo der Verschlussteil 54(b) in Kontakt mit dem Ventilsitz gerät.
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8 zeigt eine andere Ausführungsform des
Differentialdruckventilmechanismus. In dieser Ausführungsform
drückt
eine Differentialdruckeinstellfeder 60 einen Membranteil 64 elastisch,
ohne ein Gehäuse
zu verwenden. Das heißt,
der Membranteil 64 beinhaltet einen schmalen Teil 64a, der eine
flache Oberfläche
auf einer Seite definiert, die zu einem Ventilsitz 57c' eines Fixierelements 57 hinweist,
einen hervorstehenden Bereich 64b auf einer Seite gegenüber der
Seite, die zu dem Ventilsitz 57c hinweist, um die Feder 61 zu
positionieren, die auf den Außenumfang
dieses Elements aufgepasst ist, sowie eine Tintenflussöffnung 64c durch
den mittleren Bereich hindurch.
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Ein
ringförmiger
gebogener Teil 64d mit einem U-förmigen Querschnitt ist in der
Seit des schmalen Teils 64a ausgeformt, wo sich der gelagerte
Bereich befindet, und ein dicker Lagerungsteil 64e ist
in einem Außenumfang
dieses Elements ausgeformt. Ein geflanschter Fixierteil 65 integral
mit dem Lagerungsteil 64e durch hartes Material ist in
dem Außenumfang
des Lagerungsteils 64e ausgeformt. Die vordere Endseite,
d. h. die Oberfläche,
die zu dem Ventilsitz 57c' hinweist,
des Lagerungsteils 64e ist gelagert mittels des Bodens 65a des
Befestigungsteils 65 so, dass ihre Position in Richtung
der Dicke geregelt ist.
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In
dieser Ausführungsform
hat der Ventilsitz 57c' des
Fixierelements 57 die Form eines Vorsprungs, der eine ebene
Oberfläche
definiert, welche zu dem Membranteil 64 hinweist, und eine
Außenkante 57e hat,
die außerhalb
des Außenumfangs
der Feder 61 vorgesehen ist. Die Höhe H des Ventilsitzes 57c' ist so gewählt, dass
sie gleich der Dicke D des Bodens 65a des Fixierteils 65 ist.
Dies ermöglicht
es, die Oberflächen,
die zu dem Fixierteil 65 und dem Ventilsitz 57c' hinweisen,
annähernd
in der gleichen Ebene vorzusehen, wodurch es möglich wird, den Membranteil 64 mit
dem Ventilsitz 57c' in
Kontakt zu bringen und ihn davon zu trennen als Reaktion auf eine
sehr geringe von dem Druckkopf 4 verbrauchte Tintenmenge.
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In
dieser Ausführungsform
drückt
die Feder 61 in einem Zustand, in welchem Tinte eingefüllt wird, gegen
den Membranteil 64, um den Ventilsitz 57c' elastisch zu kontaktieren über einen
extrem großen Bereich
hinweg, wie in 8(a) dargestellt. Daher wird
die Kommunikation zwischen der Tintenspeicherkammer 36 und
der Tintenzuführöffnung 23 abgeschnitten.
Wenn der Druckvorgang gestartet wird in diesem Zustand, so dass
Tinte mittels des Druckkopfs 9 verbraucht wird, entsteht
ein Zwischenraum g zwischen dem Membranteil 64 und dem
Ventilsitz 54c, wie in 8(b) dargestellt.
Dadurch kann Tinte in der Tintenspeicherkammer 52 in die
Tintenzuführöffnung 23 hineinströmen, wie
durch S dargestellt, so dass die Tinte, von welcher Luftbläschen und Schmutz
entfernt worden sind mittels des Filters 56, durch die
Tintenflussöffnung 64c des
Membranteils 64 und durch eine Ausflussöffnung 67 hindurchtritt. Auf
diese Art und Weise wird, wenn der Differentialdruck etwas reduziert
wird, der Membranteil 64 zurück zu dem Ventilsitz 57c mittels
der Feder 61 gedrückt,
und die Tintenflussöffnung 64c wird
geschlossen, wie in 8(a) dargestellt.
Da der Druck der Feder 61 von dem Ventilsitz 57c' in diesem Zustand
aufgenommen wird, wird der schmale Teil 64a nicht übermäßig verformt,
und eine fluiddichte Eigenschaft kann für einen langen Zeitraum aufrecht
erhalten werden.
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Ein
weiches Hochpolymermaterial verursacht wahrscheinlich eine Kontraktion,
etc. anschließend
an das Spritzgießen,
und der schmale Teil 64a kann eventuell nur schwer eine
ebene Oberfläche beibehalten.
Um mit dieser Schwierigkeit klarzukommen, ist ein ringförmiger gebogener
Teil 64d' mit
einem ungefähr
S-förmigen
Querschnitt auf der Seite des schmalen Teils 64a ausgebildet,
auf der sich der Stützbereich
befindet, wie in 8(c) dargestellt, um den schmalen
Teil 64a eben zu halten.
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9 zeigt
eine Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Herstellung des Membranventils. Gießformen
A und B, die einen Gießhohlraum
C definieren, welcher in seiner Gestalt der gesamten Konfiguration
des Membranventils 53 entspricht, werden vorbereitet. Eine
erste Einspritzöffnung
L1 ist auf einer radial gesehen äußeren Seite
bezüglich
eines Ringteils K vorgesehen, wohingegen eine zweite Einspritzöffnung L2
auf einer radial gesehen inneren Seite vorgesehen ist. Eine Maschine
D1 zum Spritzgießen von
hartem Polypropylen sowie eine Maschine D2 zum Spritzgießen von
weichem Polypropylen sind über
Ventile E1 bzw. E2 angeschlossen, deren geöffnete oder geschlossene Zeit
mittels eines Timers F gesteuert wird.
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Die
Gießformen
A und B werden um einen Bereich herum gedreht, der als die Tintenflussöffnung ausgeformt
werden soll, und das erste Ventil E1 wird geöffnet, um eine vorbestimmte
Menge an hartem Polypropylen einzuspritzen. Das eingespritzte harte
Polypropylen wird gleichmäßig in der
Außenseite
durch die Aufnahme von Zentrifugalkraft verteilt und so in eine
ringförmige
Gestalt gebracht. Nachdem das harte Polypropylen einigermaßen ausgehärtet ist,
wird das zweite Ventil E2 geöffnet,
um weiches Polypropylen einzuspritzen, so dass das weiche Polypropylen
in die Gestalt der Gießformen
gebracht wird, während
es in engen Kontakt mit der Innenseite des ringförmigen harten Polypropylens
gebracht wird.
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In
den oben beschriebenen Ausführungsformen
ist der Filter so vorgesehen, dass er zu dem Differentialdruckventilmechanismus
hinweist, aber wie in 10 dargestellt, wird der gleiche
Effekt erzielt selbst dann, wenn der Filter in einer Position vorgesehen
ist, die nicht zu dem Differentialdruckventilmechanismus hinweist,
beispielsweise in einer Position unterhalb des Differentialdruckventilmechanismus 50.
Das heißt,
es reicht aus, dass die Tintenspeicherkammer 36 mit einer
Oberfläche
eines Filters 70 in Verbindung gebracht ist und die andere
Oberfläche des
Filters 70 in Verbindung mit der Tinteneinflussöffnung des
Differentialdruckventilmechanismus 50 über eine in einem dicken Bereich
des Gehäuses 30 ausgebildete
Durchgangsöffnung 71 in
Verbindung gebracht ist.
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Die 11(a) und 11(b) zeigen
den Strom der Tinte in der oben beschriebenen Ausführungsform
auf der Oberfläche
bzw. der rückwärtigen Fläche des
Gehäuses 30.
Die Verbindung wird hergestellt durch einen Fluss (1) von
der Tintenspeicherkammer 36 zum Filter 70, einen
Fluss (2) von der Durchgangsöffnung 71 über einen
in dem Gehäuse ausgebildeten
Kanal hin zu der Einflussöffnung 57d des
Differentialdruckventilmechanismus 50, einen Fluss (3)
durch das Membranventil hindurch, einen Fluss (4) durch
einen Kanal hindurch, der die Ausflussöffnungen 66 und 67 des
Differentialdruckventilmechanismus 50 verbindet, hin zu
der Tintenzuführöffnung 23,
und einen Fluss (5), der den Kanal 44 strömt. Eine
Markierung mit einem Punkt in einem Kreis in diesen Zeichnungen
zeigt den Fluss senkrecht zur Papieroberfläche und in Richtung eines Lesers,
wohingegen eine Markierung mit einem x in einem Kreis den Strom
rechtwinklig zur Papieroberfläche
und weg vom Leser zeigt.
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12 zeigt
eine Ausführungsform,
in welcher ein Haupttintentank direkt mit einer Tintenzuführeinheit
verbunden ist.
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Ein
Haupttank 80 ist am Boden an einer Seite mit einer Verbindungsöffnung 81 versehen,
an welche eine Tintenzuführeinheit 90 angeschlossen
ist. Das Innere des Haupttanks 80 ist aufgeteilt in mehrere
Kammern, beispielsweise eine erste bis eine dritte Tintenkammer 84, 85 und 86,
und zwar durch zwei Trennwände 82 und 83 in
dieser Ausführungsform. Die
unteren Teile der Trennwände 82 und 83 sind
jeweils mit Verbindungsöffnungen 82a und 83a versehen,
wo die oberen Flächen 82b und 83b so
gewählt sind,
dass sie niedriger sind als das obere Ende der Verbindungsöffnung 81,
und sich nach und nach vermindern, je weiter sie sich von der Verbindungsöffnung 81 für die Tintenzuführeinheit
entfernen.
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Ein
Verschlussventil 87 ist in der Verbindungsöffnung 81 ausgebildet,
welches einen Vorsprung 87a auf der Außenseite hat und welches konstant
in Richtung der Verbindungsöffnung 81 mittels einer
Feder 88 vorgespannt ist, deren eines Ende mittels der
Trennwand 82 gelagert ist.
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Die
Tintenzuführeinheit 90 ist
ausgebildet als Behälter,
der eine Tintenspeicherkammer 92 bildet, welche mit einem
röhrenförmigen Verbindungsteil 91 kommuniziert,
welcher in die Verbindungsöffnung 81 des
Haupttanks 80 auf fluiddichte Art und Weise eingesetzt
werden kann. Der Verbindungsteil 91 befindet sich am unteren
Teil der Tintenzuführeinheit 90. Die
andere Oberfläche
gegenüber
dem Verbindungsteil 91 ist versehen mit einem später noch
beschriebenen Differentialdruckventilmechanismus 100. Der Verbindungsteil 91 ist
mit einer Öffnung 91a versehen,
in welche hinein der Vorsprung 87a des Verschlussventils 87 eingesetzt
werden kann, und ein mittels einer Feder 93 vorgespanntes
Ventil 94 ist darin eingesetzt, so dass das Ventil 94 rückwärts und vorwärts bewegt
werden kann. Die Feder 93 ist so eingestellt, dass sie
schwächer
ist als die Feder 88 in der Verbindungsöffnung 81.
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Eine
Verbindungsöffnung 96 ist
in einer freiliegenden Wand 95 des Behälters vorgesehen, welcher die
Tintenspeicherkammer 92 definiert, so dass die Verbindungsöffnung sich
oberhalb der Oberfläche
von Tinte in der Tintenspeicherkammer 92 befindet. Eine
Nut 97 ist an der Oberflächenseite der Wand ausgeformt
und mit der Verbindungsöffnung 96 verbunden.
Ein Bereich, wo die Verbindungsöffnung 96 vorgesehen
ist, ist mittels eines Films 98a verschlossen, der eine
abweisende Eigenschaft hat und eine Gasdurchlässigkeit, um zu verhindern,
dass Tinte in die Nut 97 eintritt. Die Nut 97 ist
verschlossen mit einem Luftauffangfilm 98b, so dass sie
einen Kanal bilden, der mit der Luft kommuniziert.
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Der
Differentialdruckventilmechanismus 100 ist an einem Kanal
vorgesehen, der die Tintenspeicherkammer 92 mit einem Tintenführungsweg 4a des Druckkopfs 4 verbindet.
Wie in 13 dargestellt, ist ein sphärischer konvexer Ventilsitz 101 am
unteren Ende der Wand 95 ausgeformt, und eine Tinteneinflussöffnung 102 ist
in einem Bereich am unteren Ende davon vorgesehen. Ein Membranventil 104 ist
mittels einer Schraubenfeder 103 vorgespannt, um in Kontakt mit
der Mitte des Ventilsitzes 101 zu geraten.
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Das
als bewegliche Membran ausgestaltete Membranventil 104 ist
elastisch verformbar durch den Differentialdruck von Tinte und beinhaltet
einen Membranteil 105, welcher eine sphärische Oberfläche definiert,
die einen größeren Radius
hat als der Ventilsitz 101, und einen ringförmigen befestigten
Teil 106, der integral mit einem befestigten Teil 105a am Außenumfang
des Membranteils 105 ist. Eine erste Tintenkammer 107 ist
zwischen dem Membranventil 104 und dem Ventilsitz 101 definiert.
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Ein
hervorstehender Teil 105b für den Eingriff mit der Schraubenfeder 103 ist
auf der hervorstehenden Seite der Mitte des Membranteils 105 ausgeformt,
und ein Verschlussteil 105c für den Kontakt mit dem hervorstehenden
Ende des Ventilsitzes 101 ist an der gegenüberliegenden
rückwärtigen Fläche ausgeformt.
Eine Tinteneinflussöffnung 105b ist
so ausgebildet, dass sie diese Teile durchdringt.
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Das
Membranventil 104 und die Feder 103 sind durch
einen Ventilbefestigungsrahmen 109 befestigt, der mit einer
Ausnehmung versehen ist, um eine zweite Tintenkammer 108 zu
definieren. Ein Kanal, der die zweite Tintenkammer 108 mit
dem Tintenführungsweg 4a des
Druckkopfs 4 verbindet, wird gebildet durch eine durch
den Ventilbefestigungsrahmen 109 hindurch ausgeformte Durchgangsöffnung oder
so aufgebaut, dass Nuten 109c und 109d an der Oberfläche vorgesehen
werden und diese Nuten 109c und 109d durch einen
Film verschlossen werden (in dieser Ausführungsform wird ein Film 98b an der
Wand 95 verwendet, der die Tintenspeicherkammer 92 bildet).
Der Ventilbefestigungsrahmen 109 kann sicher befestigt werden,
indem der Film 98b an der Wand 95 der Tintenspeicherkammer 92 auf
diese Art und Weise aufgeteilt wird. Eine Bezugsziffer 110 bezeichnet
einen Filter, der an der Tinteneinflussöffnung 102 vorgesehen
ist, und 111 bezeichnet eine Packungsdichtung.
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Ein
solcher Differentialdruckventilmechanismus 100 kann so
montiert werden, dass die Feder 103 an einen Federhaltevorsprung 109a des
Ventilbefestigungsrahmens 109 angepasst wird, der befestigte
Teil 105a des Membranteils 105 mit einer sich verjüngenden
Nut 109b ausgerichtet wird, der ringförmige befestigte Teil 106 zwischen
dem Außenumfang
des befestigten Teils 105a und der Nut 109b befestigt
wird, und eine integrale Einheit dieser Elemente an einer Ausnehmung 112 befestigt
wird.
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In
der so aufgebauten Ausführungsform drückt die
Feder 103 gegen den Membranteil 105, so dass dieser
in Kontakt mit dem hemisphärischen Ventilsitz 101 gerät, während er
elastisch verformt wird, und Tinte wird dem Druckkopf 4 zugeleitet,
während
der durch die Feder 103 eingestellte Differentialdruck
beibehalten wird, ähnlich
wie in den vorher beschriebenen Ausführungsformen.
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Nun
wird die Verbindung des Haupttanks 80 mit der Tintenzuführeinheit 90,
die wie oben beschrieben aufgebaut sind, beschrieben.
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Die
Verbindungsöffnung 81 des
Haupttanks 80 ist ausgerichtet mit dem Verbindungsteil 91 der Tintenzuführeinheit 90,
um einen Zustand aufzubauen, in welchem Luftdichtheit mittels der
Packungsdichtung 111 der Verbindungsöffnung 81 beibehalten wird,
wie in 14(a) dargestellt.
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Das
weitere Herabdrücken
in diesem Zustand führt
dazu, dass der hervorstehende Bereich 87a das Ventil 94 rückwärts bewegt
hin zu einem Grenzpunkt in einer Richtung, die mittels eines Pfeils A
dargestellt ist, und zwar gegen die Feder 93 des Verbindungsteils 91,
um so einen Kanal zu öffnen, wie
in 14(b) dargestellt.
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Wenn
der Haupttank 80 weiter herabgedrückt wird, drückt das
am Grenzpunkt gelagerte Ventil 94 seinerseits den hervorstehenden
Bereich 87a rückwärts in einer
durch einen Pfeil B gezeigten Richtung gegen die Feder 88,
um das Verschlussventil 87 von der Verbindungsöffnung 81 zu
trennen, um so den Kanal freizugeben, wie in 14(c) dargestellt.
Dann kann Tinte in dem Haupttank 80 in die Tintenspeicherkammer 92 der
Tintenzuführeinheit 90 einströmen, wie
in 15(a) dargestellt.
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Wenn
Tinte in diesem Zustand von dem Druckkopf 4 verbraucht
wird und der Druck in der Kammer 108, die mit dem Druckkopf 4 kommuniziert, absinkt,
wird der Membranteil 105 von dem Ventilsitz 101 gegen
die Feder 103 getrennt. Dadurch kann Tinte in der Kammer 107 in
die Kammer 108 strömen. Das
Nachfüllen
von Tinte senkt den Unterdruck in der Kammer 108, das heißt der Differentialdruck
wird vermindert bis hin zu einem Druck, der geeignet ist für das Zuführen von
Tinte zu dem Druckkopf 4, so dass der Membranteil 105 mittels
der Feder 103 zurückgedrückt wird.
So kann der Ventilsitz 101 die Tinteneinflussöffnung 105d verschließen und
so den Unterdruck in der Kammer 108 auf einem vorbestimmten Wert
halten.
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Wenn
Tinte auf diese Art und Weise verbraucht wird und der Level der
Tinte in der ersten Tintenkammer 84 sich bis zu dem oberen
Ende 82b des Fensters 82a der Trennwand 82 vermindert,
wird Tinte in der zweiten Tintenkammer 85 verbraucht, wie
in 15(b) dargestellt. Wenn der
Level der Tinte in der zweiten Tintenkammer 85 sich bis
zum oberen Ende 83b des Fensters 83a der Trennwand 83 vermindert,
wird Tinte in der dritten Tintenkammer 86 verbraucht, wie
in 15(c) dargestellt.
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Mit
diesem Aufbau kann die Veränderung
eines Tintenlevels in der Tintenspeicherkammer 92 weniger
unterdrückt
werden als die Veränderung
eines Tintenlevels in dem Haupttank 80 im Zusammenhang mit
dem Tintenverbrauch. Daher kann die Variation des Drucks reduziert
werden. Um ein Problem zu lösen,
das einen Anstieg der Umgebungstemperatur eine Ausdehnung der Luft
in dem Haupttank 80 verursacht und Tinte herausdrückt und
den Tintenlevel in der Tintenspeicherkammer 92 verändert, kann
die Anwesenheit des oberen Endes 82b des Fensters 82a der
Trennwand 82 das Volumen der Luft in dem Haupttank 80 reduzieren,
welcher nicht mit der Umgebungsluft kommuniziert, und daher kann
der Zuführdruck
von Tinte zu dem Druckkopf stabil gehalten werden.
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In
einem solchen Vorgang wird verhindert, dass der Dampf der Tinte
in der Tintenspeicherkammer 92 in der Umgebungsluft verdampft,
und zwar durch die durch die Nut 97 und den Film 98 gebildete Kapillare.
Andererseits wird der Betrag des erhöhten Drucks in der Tintenspeicherkammer 92,
verursacht durch die gestiegene Umgebungstemperatur, hin zur Umgebungsluft
freigegeben über
die Kapillare, die gebildet wird aus der Verbindungsöffnung 96 im
oberen Teil der Tintenspeicherkammer 92, die Nut 97 und den
Film 98, so dass der Druck in der Tintenspeicherkammer 92 abfällt.
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Die 16 zeigen andere Ausführungsformen des Haupttanks.
In der oben beschriebenen Ausführungsform
ist der Haupttank in drei Tintenkammern aufgeteilt; wie in den 16(a) und 16(b) dargestellt,
kann der Haupttank jedoch auch durch drei oder sieben Trennwände aufgeteilt sein,
wo die oberen Enden von Verbindungsfenstern in den unteren Teilen
immer höher
positioniert sind, je näher
die Verbindungsfenster an der Verbindungsöffnung 91 positioniert
sind. Da das Volumen jeder Tintenkammer auf diese Art und Weise
kleiner wird, kann der dynamische Druck mittels des Tintenflusses von
Tinte im Zusammenhang mit der Veränderung von einer Kammer zu
einer anderen Kammer reduziert werden.
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Wie
in 16(c) dargestellt, kann, wenn
das untere Ende der Trennwand gekippt ist, so dass das untere Ende
entfernt von der Verbindungsöffnung 81 positioniert
ist, ein dynamischer Druck in Richtung der Seite der Verbindungsöffnung durch
den Tintenfluss von Tinte im Zusammenhang mit der Veränderung
von einer Tintenkammer zu einer anderen vermindert werden. Wie in 16(d) dargestellt, ist außerdem der obere Teil jeder
Trennwand horizontal verlängert,
um eine obere Platte zu bilden, und eine Wand 80a, hin
zu welcher diese oberen Platten verlängert sind, ist zumindest durchscheinend.
Dadurch wird es möglich,
visuell den Verbrauch der Tinte in jeder Tintenkammer von der Seite
aus zu erkennen. Wie in 16(e) dargestellt,
wird außerdem
ungefähr
der gleiche Effekt selbst dann erzielt, wenn Verbindungsfenster
mit der gleichen Höhe
verwendet werden.
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Die 17(a) und 17(b) zeigen
eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine hohle Nadel 113,
die mit einer Tintenspeicherkammer 92 kommuniziert, an der
rückwärtigen Fläche einer
Tintenzuführeinheit 90 ausgeformt,
wohingegen eine Tintenzuführöffnung 114 in
einer Tintenpatrone 80 ausgeformt ist und mittels eines
Films 115 verschlossen ist, welchen die hohle Nadel 113 durchstechen
kann. In der Tintenpatrone 80 ist eine Bodenfläche 116 mit
einer geneigten Fläche,
die höher
ist, ausgeformt als die geneigte Fläche, ist weiter beabstandet
von der Tintenzuführöffnung 114.
In der Tintenspeicherkammer 92 der Tintenzuführeinheit 90 ist
eine erste Tintenlevel-Erfassungselektrode 118 so angeordnet,
dass eine gemeinsame Elektrode 117 unterhalb der ersten
Tintenlevel-Erfassungselektrode 118 vorgesehen ist, und
in der Tintenpatrone 80 ist eine zweite Tintenlevel-Erfassungselektrode 119 oberhalb
der ersten Elektrode 118 und an einer Position angeordnet,
wo die zweite Elektrode 119 frei liegt, wenn sich keine
Tinte in der Tintenpatrone 80 befindet. Die gemeinsame
Elektrode 117 ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie
sich unterhalb einer Tinteneinflussöffnung 102 befindet.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
durchsticht, wie in 17(b) dargestellt,
wenn die hohle Nadel 113 mit der Tintenzuführöffnung 114 der
Tintenpatrone 80 ausgerichtet ist und dort hingedrückt wird,
die hohle Nadel 113 den Film 115, so das Tinte
in der Tintenpatrone 80 in die Tintenspeicherkammer 92 der Tintenzuführeinheit 90 fließen kann.
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Wenn
der Tintenverbrauch aufgrund des Druckvorgangs etc. fortschreitet,
bis Tinte in der letzten Kammer 86 der Tintenpatrone verbraucht
ist, liegt die zweite Elektrode 119 in der Luft frei, und
die Leitung zu der Elektrode 117 ist unterbrochen, wodurch erfasst
wird, dass die Tinte in der Tintenpatrone verbraucht ist. Wenn in
diesem Zustand weiter Tinte verbraucht wird, wird die erste Elektrode 118 von
Tinte befreit, wodurch erfasst wird, dass die Tinte in der Tintenspeicherkammer 92 verbraucht
ist.
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Die 18 zeigen eine andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist ein Verbindungskanal 120 ausgeformt, welcher
verbunden ist mit einer Tintenspeicherkammer 92 und verlängert ist
bis hin zu einer Position gegenüber
einer Tintenkammer einer Tintenpatrone 80. Zumindest eine
hohle Nadel, hohle Nadeln 121, deren Anzahl der Anzahl
der Kammern in der Tintenpatrone 80 entspricht in dieser
Ausführungsform,
ist in die obere Oberfläche
des Verbindungskanals 120 eingebaut, um mit dem Verbindungskanal 120 zu kommunizieren.
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Die
Tintenpatrone 80 ist eingeteilt in mehrere Kammern 84', 85' und 86' durch Trennwände 82' und 83' und mit Tintenzuführöffnungen 125 ausgeformt. Jede
Tintenzuführöffnung 125 hat
ein Ventil 124, das konstant abwärts mittels einer Feder 123 vorgespannt
ist, welche gegenüber
der hohlen Nadel 121 in dem Fall positioniert ist, in dem
die Tintenpatrone 80 an einer Halterung 122 angebracht
ist. Die Tintenzuführöffnungen 125 sind
mittels eines Films 126 verschlossen.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
durchsticht, wenn die Tintenpatrone 80 in die Halterung 122 eingesetzt
und nach unten gedrückt
wird, das vordere Ende der hohlen Nadel 121 den Film 126 und
drückt das
Ventil 124 nach oben, um einen Kanal zu öffnen. Dadurch
kann Tinte in jeder Kammer der Tintenpatrone 80 dann in
die Tintenspeicherkammer 92 über den Verbindungskanal 120 strömen. Wenn
die Tintenpatrone 80 von dem Halter 122 gelöst ist,
ist das Ventil 124 nicht durch die hohle Nadel 121 gelagert,
und es ist, wie in 18(b) dargestellt,
elastisch auf die Tintenzuführöffnung 125 mittels
der Feder 123 gedrückt, um
so zu verhindern, dass Tinte aus der Tintenzuführöffnung 125 herausströmt.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform ist
die Tintenzuführöffnung mittels
des Ventils 124 verschlossen; wie in den 19 dargestellt,
kann jedoch auch eine elastische Platte 127, wie beispielsweise
eine Gummiplatte, mit einer Durchgangsöffnung 127a, die sich
gegenüber
dem vorderen Ende der hohlen Nadel 121 befindet, vorgesehen
sein, wobei die Öffnung
mittels des Films 126 verschlossen ist. Dies führt zu einem ähnlichen
Effekt.
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Wenn
die Tintenpatrone 80 mit der Halterung 122 ausgerichtet
und in die Halterung hineingedrückt wird,
durchsticht die hohle Nadel 121 den Film 126 und
drückt
dann in die Durchgangsöffnung 127a der elastischen
Platte 127 hinein und weitet diese, um die Verbindung aufzubauen.
In diesem Zustand werden, da der Außenumfang der hohlen Nadel 121 durch
die elastische Platte 127 verschlossen ist, das Ausströmen von
Tinte, die Verdampfung von Tintenlösungsmittel, und außerdem auch
das Einströmen
von Luft verhindert. In dieser Ausführungsform wird bevorzugt,
dass die hohle Nadel 121 einen Bereich 121a mit
kleinem Durchmesser auf der vorderen Seite hat und einen Bereich 121b mit
großem
Durchmesser mit einem sich verjüngenden
vorderen Ende an dem Bereich, der die elastische Platte 127 kontaktiert.
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Wenn
die Tintenpatrone 80 von der Halterung 122 gelöst wird,
wird die hohle Nadel 121 von der elastischen Platte 127 zurückgezogen.
Daher wird die Durchgangsöffnung 127a zusammengezogen,
um Tinte zu halten mit einer Kapillarkraft, um so das Ausfließen von
Tinte nach außen
zu verhindern.
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Mit
Bezug auf die 20 wird nun ein Vorgang zum
Zuführen
von Tinte zu der Tintenzuführeinheit 3 über die
Leitung 8 von der Tintenpatrone 5, die in einem
Körper
wie in 1 dargestellt eingebaut ist, beschrieben.
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Wenn
der Schlitten 1 in eine Position der Tintennachfülleinheit 7 bewegt
wird und die Tintennachfülleinheit
mit der Tintenzuführeinheit 3 verbunden ist,
ist der Tinteneinlass 9 der Tintenzuführeinheit 3 in Verbindung
mit der Tintenpatrone 5 durch eine Leitung 8', die sich von
der Tintennachfülleinheit 7 und der
Leitung 8 über
eine Kopplung 130 erstreckt, und die offene Luftöffnung 21 ist
mit der Pumpeneinheit 10 über Leitungen 11' verbunden,
die sich von der Tintennachfülleinheit 7 und
der Röhre 11 aus
erstrecken, und zwar über
eine Kopplung 131.
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Wenn
die Pumpeneinheit 10 der Tintennachfülleinheit 7 in diesem
Zustand betrieben wird, nimmt der Druck in der Tintenspeicherkammer 36 ab,
Tinte in der Tintenpatrone 5 wird zu dem Tinteneinlass 9 über die
Leitungen 8 und 8' gezogen
und über
die Kopplung 130, und strömt in die Tintenspeicherkammer 36 durch
den Tintenzuführkanal 38.
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Da
sich das untere Ende 38b des Tintenzuführkanals 38 am Boden
der Tintenspeicherkammer 36 befindet und ein Zwischenraum
G zwischen dem unteren Ende 38b und der Tinteneinflussöffnung 39 des
Ventilhalses 37 existiert, werden Luftbläschen, die
entlang mit dem Tintenanstieg durch Auftrieb in dem Zwischenraum
G strömen,
durch die Wand 34 unterbrochen, die die Ventilkammer 37 definiert,
und bewegen sich zum oberen Teil der Tintenspeicherkammer 36,
ohne in die Ventilkammer 37 einzufließen.
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Wie
oben beschrieben, kann, da Unterdruck auf die Tintenspeicherkammer 36 aufgebracht
wird und Tinte in der Tintenpatrone 5 angesaugt wird, Tinte
in die Tintenspeicherkammer 36 eingespritzt werden, ohne
dass Luftbläschen
in die Ventilkammer 37 eintreten.
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Nachdem
die Tintenspeicherkammer 36 mit einer vorbestimmten Menge
an Tinte nachgefüllt
worden ist, wird der Tinteneinlass 9 verschlossen, und dann
wird die Pumpeneinheit 10 der Tintennachfülleinheit 7 betrieben,
um den Druck der Tinte in der Tintenspeicherkammer 36 zu
reduzieren, so dass Tinte in der Tintenspeicherkammer voll entgast
werden kann. Natürlich
strömt,
da Druck in der Tintenspeicherkammer 36 abnimmt und der
Differentialdruckventilmechanismus 50, der zwischen der
Tintenspeicherkammer 36 und dem Druckkopf 4 angeschlossen
ist, als Rückschlagventil
dient, keine Luft ein über den
Druckkopf 4, und keine unnötig hohe Saugkraft wirkt auf
den Druckkopf ein.
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Wenn
ein Druckfehler auftritt durch beispielsweise Verstopfen des Druckkopfs 4 während beispielsweise
eines Druckvorgangs, wird der Druckkopf 4 durch eine Kappe 132 verschlossen,
und eine Saugpumpe 133 wird betrieben, so dass eine sogenannte
Ausspritzwiederherstellung ausgeführt wird.
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Wenn
Unterdruck durch den Deckel 132 aufgebracht wird, wirkt
der Unterdruck auf den Differentialdruckventilmechanismus 50 von
der Nut 44 aus, die einen Tintenkanal bildet, über den
Tintenführungsweg 4a.
Da der Differentialdruckventilmechanismus 50 offen ist,
wenn Druck auf der Seite des Druckkopfs 4 abnimmt, wie
oben beschrieben, wird Tinte in der Ventilkammer 37 mittels
des Filters 56 gefiltert (siehe 5), tritt
durch den Differentialdruckregelmechanismus 50 hindurch
und strömt
in den Druckkopf 4 ein.
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Bei
diesem Ausspritzwiederherstellvorgang gelangt, wenn die Tintenpatrone 5 mit
der Tintenzuführeinheit 3 über die
Kopplung 130 verbunden ist und die Ausspritzwiederherstellung
ausgeführt
wird, wobei die offene Luftöffnung 21 verschlossen
ist, stark entgaste Tinte schnell von der Tintenpatrone zu der Tinteneinflussöffnung 39 im
unteren Teil der Wand 34, die die Ventilkammer 37 definiert,
so dass die Tinte in die Ventilkammer 37 einströmt, ohne
die Entgasungsrate zu reduzieren. Selbst wenn Luftbläschen erzeugt
werden, wenn die Tintenpatrone 5 und die Tintenzuführeinheit 3 verbunden
sind, treten diese Luftbläschen
nie in die Ventilkammer 37 ein, wie es oben beschrieben
ist.
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Wenn
der Tinteneinlass 9 und die Luftöffnung 21 verschlossen
gehalten werden, nimmt außerdem
der Druck in der Tintenspeicherkammer 36 ab, so dass in
der Tinte gelöste
Luft daraus ausgegeben wird hin zum oberen Raum in der Tintenspeicherkammer 36.
Demzufolge kann die Entgasungsrate der Tinte wiederhergestellt werden.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine Tintenzuführeinheit
derart aufgebaut sein, dass sie ein Differentialdruckventil mit
einer Schraubenfeder und einer beweglichen Membran, die normalerweise
elastisch einen Ventilsitz durch die Schraubenfeder kontaktieren
kann, aufweist. Da der Druck von einem Tintenstrahldruckkopf zugeführter Tinte
mittels der Schraubenfeder negativ gehalten wird, kann die Fluktuation
der beweglichen Membran im Zusammenhang mit der Bewegung eines Schlittens
mittels der Schraubenfeder unterdrückt werden. Daher kann Tinte
stabil zu dem Druckkopf geleitet werden, während ein geeigneter Unterdruck
aufrecht erhalten wird.