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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenversorgungstank
für einen Matrixnadeldruckerkopf, dem an distalen Nadelenden
Tinte zugeführt wird, wobei der Tintentank
Tintenabsorbierungsmittel enthält und eine
Tintenversorgungsöffnung aufweist, die angeordnet ist, um Tinte
von den Tintenabsorbierungsmitteln zu erhalten.
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Es ist ein Tintenversorgungssystem für einen
Matrixnadeldruckerkopf bekannt, bei dem Tinte vom einem
Tintentank den distalen Nadelenden zugeführt wird und von den
Nadeln direkt auf ein zu bedruckendes Blatt Papier übertragen
wird. Ein bekannter Tintenführungsmechanismus für ein
Tintenversorgungssystem dieser Art wird in der US-A-4,194,846
offenbart und umfaßt ein Porenelement, welches Tinte aus einem
Tintentank absorbieren kann, wobei der
Tintenführungsmechanismus Nadeln aufweist, welche das
Porenelement berühren. Das Porenelement enthält kleine Löcher
mit in einem bestimmten Bereich variierenden Größen oder
Weiten, was dazu führt, daß das Tintenabsorptionsvermögen von
Porenelement zu Porenelement verschieden ist und den distalen
Nadelenden leicht sowohl zu große als auch unzureichende Mengen
an Tinte zugeführt werden. Die in der Nähe der distalen
Nadelenden zurückgehaltenen Tintenmengen sind sehr
unterschiedlich, und es kann leicht der Fall sein, daß die
Abmessungen des Porenelements variieren, oder daß sich das
Porenelement aufgrund des Zusammenwirkens mit den Seiten der
Nadeln verformt. Folglich weisen die auf die Weise entstehenden
Punkte unregelmäßige Farbdichten auf.
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EP-A-97,009 offenbart einen weiteren
Tintenversorgungsmechanismus, bei dem Tinte aus einem
Tintentank den distalen Nadelenden mittels einer Pumpe
zugeführt wird. Der Tintenversorgungsmechanismus der EP-A-
97,009 hat jedoch den Nachteil, daß die Bauweise der Verbindung
zwischen der Pumpe und einem Druckkopf kompliziert ist und zu
erhöhten Kosten führt. Zum Erzielen einer guten Pumpleistung
ist eine gute Abdichtung notwendig, und zum Antrieb der Pumpe
wird eine Antriebsquelle mit hohem Drehmoment benötigt. Der
Tintenversorgungsmechanismus ist bei einem Mehrfarbendruckkopf
besonders kompliziert, und ein Tintenversorgungsmechanismus
dieser Art ist zur Verwendung mit einem kleinen Druckkopf nicht
geeignet.
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In der DE-A-2,546,835 wird ein Matrixnadeldruckerkopf
offenbart, der einen Tintentank, ein Nadelführungsmittel mit
einem zum Aufnehmen von Tinte aus dem Tintentank angeordneten
Bereich und eine Drucknadel aufweist, deren distaler Endbereich
sich in einer Öffnung in dem Nadelführungsmittel befindet,
wobei eine kapillare Tintenbahn des Nadelführungsmittels sowohl
mit dem genannten Bereich des Nadelführungsmittels als auch mit
einem distalen Endbereich der Drucknadel kommuniziert, um
dieser Tinte zuzuführen.
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Der Tintentank dieses bekannten Druckers enthält flüssige
Tinte, welche an einem Ende in die kapillare Tintenbahn
einfließt, was dazu führt, daß es leicht zu Variationen oder
Unterbrechungen des Tintenflusses kommt, falls die flüssige
Tinte Staubteilchen etc. enthält, welche die kapillare
Tintenbahn verstopfen. Des weiteren ist das Nadelführungsmittel
so konstruiert, daß jegliche Luft, welche durch Kapillarkraft
in die Tinte gelangte, vor dem Erreichen der distalen
Endoberfläche des Nadelführungsmittels nicht entweichen kann,
was dazu führt, daß sich die Luft unter dem vorhandenen
niedrigen Druck ausdehnen und Probleme bezüglich des Flusses
verursachen kann. Außerdem sind keine Mittel zur Verhinderung
einer Ansammlung einer zu großen Menge an Tinte an der distalen
Endoberfläche des Nadelführungsmittels bereitgestellt.
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In der EP-A-O,042,293 wird ein Matrixnadeldruckerkopf
offenbart, der ein Tintenversorgungsmittel, ein
Nadelführungsmittel mit einem zum Aufnehmen von Tinte von einem
Tintenversorgungsmittel angeordneten Bereich, das eine distale
Endoberfläche aufweist, und eine Drucknadel, deren distaler
Endbereich sich in einer Öffnung des Nadelführungsmittels
befindet, aufweist, wobei dazwischen ein Spalt liegt, und wobei
eine kapillare Tintenbahn des Nadelführungsmittels sowohl mit
dem genannten Bereich und der distalen Endoberfläche des
Nadelführungsmittels als auch mit dem distalen Endbereich der
Drucknadel kommuniziert, um dieser Tinte zuzuführen, wobei die
Öffnung mit mindestens einer Tintensammelrille kommuniziert,
welche sich in der distalen Endoberfläche des
Nadelführungsmittels befindet, wobei in die Tintensammelrille
unter Kapillaranziehung jegliche übermäßige Menge an Tinte auf
der distalen Endoberfläche des Nadelführungsmittels gelangt,
wobei die oder jede Tintensammelrille der Atmosphäre ausgesetzt
ist. Bei dieser Bauweise ist jedoch nichts für die
Gewährleistung vorgesehen, daß die Kapillaranziehungskraft sich
in Richtung von dein Tintenversorgungsmittel hin zur distalen
Endoberfläche vergrößert, was dazu führt, daß in dein
Tintenversorgungsmittel eventuell Tinte verschwendet wird,
besonders wenn Luft darin eingeschlossen ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,
einen Tintenversorgungstank zum Zuführen von Tinte an das
distale Ende einer Nadel bzw. Nadeln bereitzustellen, der im
Vergleich zu bisherigen Bauweisen in geringerem Maße dem
Einfluß von Veränderungen in der Umgebung, wie z. B.
Temperaturschwankungen, ausgesetzt ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird deshalb ein
Tintenversorgungstank für einen Matrixnadeldruckerkopf gemäß
dem unabhängigen Patentanspruch 1 bereitgestellt.
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Weitere vorteilhafte Merkinale des Tintenversorgungstanks
ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Die Erfindung wird in den beiliegenden Zeichnungen lediglich
durch Beispiele dargestellt, wobei:
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Fig. 1 eine in Einzelteile aufgelöste Perspektivansicht eines
Druckkopfes darstellt;
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Fig. 2 eine in Einzelteile aufgelöste Perspektivansicht, bei
der ein Teil abgeschnitten wurde, die eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Tintentanks und eine
Tintenversorgungsführung als Teil einer ersten Ausführungsform
des Druckkopfes von Fig. 1 zeigt, darstellt;
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Fig. 3 eine Seitenansicht zeigt, welche die Art und Weise, auf
die der Tintentank auf einem Druckkopfgehäuse des Druckkopfes
von Fig. 1 angebracht wird, darstellt;
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Fig. 4 eine in Einzelteile aufgelöste Perspektivansicht einer
in einer zweiten Ausführungsform des Druckkopfes verwendeten
Tintenführung zeigt;
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Fig. 5 eine Perspektivansicht, bei der ein Teil weggebrochen
wurde, eines den Anmeldern vorher bekannten Tintentanks
darstellt;
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Fig. 6 eine schematische Ansicht zur Darstellung der Art und
Weise, wie in dem Tintentank von Fig. 5 eingeschlossene Luft
ausgedehnt wird, zeigt;
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Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Siebenspaltendruckers
zur Darstellung einer Anordnung der darauf befindlichen Nadeln
zeigt;
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Fig. 5 und 6 der beiliegenden Zeichnungen stellen eine den
Anmeldern vorher bekannte Bauweise eines Tintentanks mit einem
mit Tinte imprägnierten Element 160, welches z. B. aus einem
porösen Material besteht und einen Tank 140 füllt, dar. Die
Bauweise des Tintentanks der Fig. 5 und 6 weist eine
einfache Form auf und kann einem Druckkopfgehäuse unter einer
bestimmten Kapillaranziehung durch das mit Tinte imprägnierte
Element 160 eine geeignete Menge an Tinte zuführen. Das Element
160 kann mit einer großen Menge an Tinte imprägniert werden,
während unerwünschtes Ausfließen von Tinte aus einem Luftloch
142 im Tank 140 und aus einer Tintenversorgungsöffnung 141
verhindert wird.
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Wenn Tinte aus dem Tintentank 140 einer solchen Bauweise
zugeführt wird, wird die Tinte in dem Tintentank 140, welche
von der Tintenversorgungsöffnung entfernt liegt' in Richtung
zur Tintenversorgungsöffnung 141 unter einem Druckunterschied
bewegt, welcher zwischen der Tinte in der Nähe der
Tintenversorgungsöffnung 141 und der von ihr entfernten Tinte
entsteht, da sich die Kapillaranziehung des mit Tinte
imprägnierten Elements 160 in der Nähe der
Tintenversorgungsöffnung 141 auf Grund des Tintenverbrauchs
vergrößert. Wie man bei porösen Materialien beobachten kann,
sind jedoch mit Tinte imprägnierte Elemente bei abnehmender
Menge an zugesetzter Tinte einem höheren Tintenflußwiderstand
ausgesetzt und unterliegen der Tatsache, daß unterbrochene
Tintenbahnen einen reibungslosen Tintenfluß verhindern. Wenn
der Tintenfluß verhindert wird, bevor ein Druckunterschied
entsteht, welcher hoch genug ist, die Tinte in den Tintentank
140 zu bewegen, so bleibt die von der Tintenversorgungsöffnung
141 entfernte Tinte unbenutzt an derselben Stelle, was zu einer
kurzen Dauer der Tintenversorgung führt.
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Wie schematisch in Fig. 6 gezeigt, sind in dem Tintentank 140
häufig Luftblasen oder -schichten eingeschlossen. Wenn bei
solchen Gegebenheiten die Umgebungstemperatur steigt oder der
Atmosphärendruck gesenkt wird, wird, wie durch Pfeile A
gezeigt, eine direkt mit dem Luftloch 142 kommunizierende
Luftschicht 143 ausgedehnt und entweicht ohne Anwendung von
Druck auf die imprägnierte Tinte durch das Luftloch 142,
während eine Blase 144 aus vollständig eingeschlossener Luft
ausgedehnt wird, wie durch die Pfeile B gezeigt wird, und somit
die umgebende Tinte in Bewegung versetzt. Bei Ankunft einer
solchen Luftblase 144 an der Tintenversorgungsöffnung 141 kann
durch die dadurch unerwünschterweise ausfließende Tinte ein zu
bedruckendes Blatt Papier durch einen Tintenfleck verunreinigt
werden oder Tinte in den Druckkopfmechanismus fließen und somit
eine Funktionsstörung desselben herbeigeführt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Bauweise bereitzustellen, bei der die Tintenversorgung in
geringerem Maße von Temperaturschwankungen und anderen
Veränderungen in der Umgebung abhängig ist.
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In einem zum Einsatz in einem Mehrfarbendrucker ausgerichteten
Druckkopf wird der Kopf eines solchen Druckers oder ein zu
bedruckendes Blatt Papier oder beides bewegt, wobei eine einer
gewünschten Farbe entsprechende Nadel an einer vorgegebenen
Stelle auf dem zu bedruckenden Papier auf das zu bedruckende
Papier gerichtet wird, damit ein Farbpunkt entsteht. Somit
können gewünschte Buchstaben und Zahlen durch Wiederholung des
oben beschriebenen Ablaufs entstehen. Bei einem mit Tinten
verschiedener Farben arbeitenden Farbbilddrucker kann ein zu
Druckkopf in einer Richtung senkrecht zur Zuführrichtung des zu
bedruckenden Papiers abgetastet werden, damit eine
Einpunktlinie in einem Abtasttakt entsteht, und das zu
bedruckende Papier kann um Zeilenteilungen weiterbewegt werden,
um Bilder auf zuzeichnen. Die Bauweise eines Mehrfarbendruckers
wird schematisch in Fig. 7 gezeigt. Ein Druckkopf 70 kann in
den Richtungen eines Pfeiles X hin- und herbewegt werden, und
ein zu bedruckendes Blatt Papier (oder anderes Material) 71
wird der Reihe nach je um eine Zeilenteilung in Richtung eines
Pfeiles Y weiterbewegt. Eine Anordnung von Nadelpositionen 72,
73, 74, 75 auf dem Druckkopf 70 erstreckt sich entlang einer
bezüglich der Abtastrichtungen X in einem Winkel 0 geneigten
geraden Linie, wobei die Nadelpositionen in der Richtung Y mit
einer Steigung von L sin R beabstandet sind. Nadeln für gelbe,
magentarote, zyanblaue und schwarze Tinte (nicht gezeigt)
befinden sich jeweils an den Positionen 72, 73, 74 und 75, um
Farbbilddrucken ohne unerwünschtes Vermischen der Farben zu
bewirken. Da bei gemischter Farbengestaltung ein Punkt einer
Farbe über einen Punkt einer anderen Farbe kommt, gibt es bei
Mehrfarbenbilddruckern im allgemeinen häufig das Problem eines
unerwünschten Vermischens der Farben auf Grund dessen, daß die
Tinte der vorherigen Farbe auf die Nadel mit der Tinte der
neuen Farbe übertragen wird. Bei der Druckerbauweise von Fig.
7 wird gelbe Tinte, auf dessen Farbe sich Tinten der anderen
Farben am meisten auswirken, zuerst auf das zu bedruckende
Papier aufgebracht, um zu verhindern, daß Tinten der anderen
Farben auf die Spitze der Nadel mit der gelben Tinte übertragen
werden, und somit das Vermischen der gelben Tinte mit den
Tinten der anderen Farben verhindert.
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Fig. 1 stellt eine in Einzelteile aufgelöste Perspektivansicht
eines Druckkopfes dar.
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Ein Tintentank 2 ist durch einen Halter abnehmbar auf einem
Druckkopfgehäuse 1 befestigt. Der Tintentank 2 besteht aus zwei
Bauteilen: einem für schwarze Tinte bestimmten Tintentank 2b
und einem Tintentank 2a, welcher in drei Bereiche für farbige
Tinten unterteilt ist. Die mit Tinte imprägnierten Elemente 61,
62 (Fig. 2), welche aus einem porösen Material bestehen und in
dem Tintentank 2 enthalten sind, sind mit den Tinten
durchtränkt.
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Für jede Tinte weist das Druckkopfgehäuse 1 in dessen vorderen
Bereich eine Tintenversorgungsführung 12 (Fig. 2) mit
Tintenführungsrillen 12b, deren Enden zu dem jeweiligen mit
Tinte imprägnierten Element 62 führen, und mit einer
Nadelführung 13 (Fig. 4) mit einer Nadelführungsöffnung 13a
zum Führen der Spitze oder des distalen Endbereichs einer
jeweiligen Drucknadel (nicht gezeigt) auf.
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Wie in Fig. 1 gezeigt, gibt es also vier Tintentanks mit
zugehörigen Nadeln usw., doch zur Vereinfachung der folgenden
Beschreibung wird normalerweise nur auf einen einzigen
Tintentank mit dessen zugehöriger Nadel usw. Bezug genommen.
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Die Tintenversorgungsführung 12 und die Nadelführung 13 bilden
zusammen eine Tintenbahn von dem Tintentank 2 aus zum distalen
Endbereich der Nadel. Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Druckkopf
ist zum Einsatz in einem Vierfarbendruckplotter oder in einem
Vierfarbenbilddrucker ausgerichtet, und es werden jeweils vier
den vier Farben entsprechende Nadeln verwendet.
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In Bereitschaftsposition befindet sich der distale Endbereich
der Nadel rückwärtig von einer distalen Endoberfläche 13c
(Fig. 4) der Nadelführung 13, und die Länge der Nadel wird so
gewählt, daß ein in einem vorderen Bereich der
Nadelführungsöffnung 13a gebildeter Tintenmeniskus das distale
Nadelende bedeckt.
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Eine Tintenführungsanordnung mit der Tintenversorgungsführung
12 und der Nadelführung 13 wird in bezug auf Fig. 4 noch
genauer beschrieben.
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Eine Tintenversorgungsführung 12'' weist eine zentrale Öffnung
12''f zum Führen des distalen Endbereiches der Nadel auf. Die
Tintenversorgungsführung 12'' weist auch eine axiale
Tintenführungsrille 12''b auf, welche zum mit Tinte
imprägnierten Element 62 führt. Die Breite und die Tiefe der
Tintenführungsrille 12''b wird so gewählt, daß konstant Tinte
aus dem Tintentank 2 zugeführt wird, wie später noch
beschrieben wird. Die Tintenversorgungsführung 12'' weist auf
ihrer vorderen Oberfläche 12''e eine kreisförmige Nut 12''a auf,
welche durch einen inneren Bereich (nicht gezeigt) mit der
Tintenführungsrille 12''b kommuniziert. Auf der Nadelführung 13
befindet sich ein proximales Ende 13d, welches in die
kreisförmige Nut 12''a gesteckt ist. Zwischen der Nadel und der
umgebenden Oberfläche, welche die Nadelführungsöffnung 13a in
der Nadelführung 13 definiert, liegt nur ein kleiner Spalt. Die
Tinte wird vom Tintentank 2 durch die Tintenführungsrillen 12b,
12''b in der Tintenversorgungsführung 12, 12'' und durch die
Nadelführung 13 dem distalen Endbereich der Nadel unter
Kapillaranziehung zugeführt.
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Der Tintentank 2 wird nun mit Bezug auf Fig. 2 detailliert
beschrieben.
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Der Tintentank 2, bzw. jeder Tintentank 2a, 2b, weist ein
Tintentankgehäuse 40, zwei aus einem porösen Material
bestehende, übereinander angebrachte mit Tinte imprägnierte
Elemente 61, 62, welche in dem Raum in dem Tintentankgehäuse 40
angeordnet sind, um diesen zu füllen, und einen Deckel 50 auf.
Die mit Tinte imprägnierten Elemente 61, 62 werden unter einem
unter dem Atmosphärendruck liegenden Druck im Bereich von 5 bis
10 mmHg mit Tinte imprägniert, so daß die in den mit Tinte
imprägnierten Porenelementen verbleibende Luft so weit wie
möglich reduziert wird, um die Menge der zugesetzten Tinte zu
erhöhen. Das Tintentankgehäuse 40 weist einen Boden 40a mit
einer vorderen Tintenversorgungsöffnung 41 und einer vorderen
Wandung 40b mit einem in einem abgestuften Bereich auf der
vorderen Wandung definierten Luftloch 42 auf. Die
Tintenversorgungsführung 12 weist einen Arm 12d auf, welcher in
die Tintenversorgungsöffnung 41 gesteckt ist und vom
Druckkopfgehäuse 1 vorsteht. Der Boden 40a des
Tintentankgehäuses 40 weist eine erhöhte Oberfläche 44 mit
einer Mehrzahl von Schlitzen 45a, 45b, 45c auf, welche mit der
Tintenversorgungsöffnung 41 kommunizieren. Die Schlitze 45a,
45b, 45c liegen den Tintenversorgungsrillen 12b in dem Arm 12d
der Tintenversorgungsführung 12 gegenüber und kommunizieren mit
ihnen. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, laufen die Schlitze
45a, 45b zusammen, um einen einzigen Schlitz zu bilden, welcher
zusammen mit dem Schlitz 45c die Tinte den
Tintenversorgungsrillen 12b zuführt. Das Tintentankgehäuse 40
weist auch eine Seitenwandung 40c auf, auf deren innerer
Wandung sich eine Mehrzahl von senkrechten Rippen 47 befindet,
deren untere Enden mit dem Boden 40a abschließen, und deren
obere Enden den Tankdeckel 50 nicht berühren. Das
Tintentankgehäuse 40 weist ferner eine vordere Trennwand 48
auf, welche hinter dem Luftloch 42 und vor der
Tintenversorgungsöffnung 41 angeordnet ist, wobei ein Ende der
vorderen Trennwand 48 mit der Seitenwandung 40c verbunden ist.
Auf einer unteren Oberfläche des Tankdeckels 50 befindet sich
eine Mehrzahl von länglichen Rippen 51.
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In dem durch den Boden 40a, die Seitenwandung 40c, die
Trennwand 48 und den Deckel 50 des Tankgehäuses 40 abgegrenzten
Raum oder inneren Hohlraum befinden sich die zwei Porenelemente
61, 62 in Form von zwei Schichten, welche nur mit der erhöhten
Oberfläche 44 des Bodens 40a, den senkrechten Rippen 47 der
Seitenwandung 40c, der Trennwand 48 und den Rippen 51 des
Deckels 50 in Berührung kommen. Die Porenelemente 61, 62 weisen
im Durchschnitt verschiedene Lochgrößen oder -weiten auf. Das
Porenelement 61, bei dem die Lochweiten im Durchschnitt größer
sind, ist auf dem anderen Porenelement 62 angeordnet. Somit ist
das Porenelement 62, welches sich näher an der
Tintenversorgungsöffnung 41 befindet, aus einem porösen
Material mit einer kleineren durchschnittlichen Lochweite als
die des Porenelements 61 hergestellt, während das Porenelement
61, welches weiter von der Tintenversorgungsöffnung 41 entfernt
liegt, eine größere durchschnittliche Lochweite als die des
Porenelements 62 aufweist.
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Bei der so konstruierten Tintenführungsanordnung und dem so
konstruierten Tintentank erhöht sich die Kapillaranziehung
entlang der Tintenbahn der Reihe nach, daß heißt in einer
Reihenfolge ausgehend von dem Porenelement 61 mit der größeren
durchschnittlichen Lochweite zu dem Porenelement 62 mit der
kleineren durchschnittlichen Lochweite, und von dort zu den
Tintenführungsschlitzen 45a, 45b, 45c in der erhöhten
Oberfläche 44 des Bodens 40a des Tintentankgehäuses 40 und so
zu den Tintenführungsrillen 12b in dem
Tintenversorgungsführungsarm 12d, und von hier zu den Spalten
zwischen der Tintenversorgungsführung 12 und der Nadelführung
13, und schließlich zu dem Spalt zwischen der
Tintenversorgungsführung 12 und der Nadel und dem Spalt
zwischen der Nadelführung 13 und der Nadel. Die oben genannte
Bestimmung der Kapillaranziehung kann durch Festlegen der
folgenden Dimensionen erreicht werden:
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Durchschnittliche Lochweite des Porenelements 61 : 0,4 mm.
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Durchschnittliche Lochweite des Porenelements 62 : 0,3 mm.
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Breite jedes der Tintenführungsschlitze 45a, 45b, 45c: 0,12 mm.
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Breite der Tintenführungsrillen 12b: 0,1 mm.
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Spalte zwischen der Tintenversorgungsführung 12 und der Nadelführung 13 : 0,1 mm.
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Spalt zwischen der die Nadelführungsöffnung 13a definierenden Oberfläche und der Nadel: 0,01 mm.
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Eine Bauweise für das abnehmbare Anbringen des Tintentanks 2
wird mit Bezug auf Fig. 1 und 3 beschrieben.
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Das Druckkopfgehäuse 1 weist einen Kopfrahmen 30 mit
Seitenwandungen auf, welche sich von oberen und hinteren
Bereichen des Druckkopfgehäuses 1 her erstrecken und als
Halterstütze 31 dienen. Jede der Seitenwandungen der
Halterstütze 31 weist ein Halterstützenloch 32, eine Blattfeder
36, welche durch zwei senkrechte Einschnitte 33a, 33b in der
Halterstütze 31 definiert ist und ein Loch 34 zum Anbringen des
Halters aufweist, sowie einen Führungsschlitz 35 auf. Ein
Halter 70a weist auf jeder seiner gegenüberliegenden Seiten
einen zylindrischen Vorsprung 71a auf, welcher drehbar in einem
Halterstützenloch 32 in dem Kopfrahmen 30 angebracht ist, und
einen halbkugelförmigen Vorsprung 72a, welcher mit einem Loch
34 zum Anbringen des Halters in Eingriff gebracht werden kann.
Bei jedem der Tintentanks 2a, 2b befindet sich eine Seite näher
an der jeweiligen Halterstütze 31 und weist einen zylindrischen
Vorsprung 49 auf, welcher mit einer unteren Kante des
jeweiligen Führungsschlitzes 35 in Eingriff gebracht werden
kann.
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Der Tintentank 2 kann in folgender Weise an dem Halter 70a
angebracht und von ihm entfernt werden.
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Der Halter 70a wird in der in Fig. 3 gezeigten Position
gehalten, und der Tintentank 2 wird in Richtung des Pfeiles C
in den Halter 70a geschoben. In diesem Moment muß der
Tintentank 2 nicht genau in dem Halter 70a positioniert werden,
und kann folglich ohne Schwierigkeiten in den Halter 70a
geschoben werden. Anschließend wird der Halter 70a in Richtung
des Pfeiles D gedreht, um den Vorsprung 49 auf jeder der Seiten
des Tintentanks 2 mit einer Kante des jeweiligen
Führungsschlitzes 35 in dem Kopfrahmen 30 in Kontakt zu
bringen, woraufhin der Tintentank 2 in Bezug auf den Kopfrahmen
30 positioniert wird.
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Die Tintenversorgungsöffnung 41 befindet sich nun genau über
dem Arm 12d der Tintenversorgungsführung 12, welche in
aufwärtiger Richtung von dem Druckkopfgehäuse 1 vorsteht. Durch
weitere Drehbewegung des Halters 70a greift der Arm 12d in die
Tintenversorgungsöffnung 41 ein und wird in den Tintentank 2
geschoben. Der halbkugelförmige Vorsprung 72a auf jeder Seite
des Tankhalters 70a greift in die Blattfedern 36 ein und drückt
diese auseinander. Die halbkugelförmigen Vorsprünge 72a greifen
schließlich in die Befestigungslöcher 34 in den Blattfedern 36
ein, woraufhin die Blattfedern 36 wieder in ihre senkrechte
Position zurückkehren, um den Halter 70a sicher in seiner
Position zu halten. In diesem Moment liegen die
Tintenführungsschlitze 45a, 45b, 45c in dem Boden 40a des
Tintentanks 2 den Tintenführungsrillen 12b in dem Arm 12d der
Tintenversorgungsführung 12 gegenüber und bilden somit einen
Teil der von dem Tintentank 2 zu dem Druckkopfgehäuse 1
verlaufenden Tintenbahn. Der Tintentank 2 kann in einem dem
oben beschriebenen Befestigungsverfahren umgekehrten Verfahren
entfernt werden.
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Während des Betriebs stößt das distale Nadelende durch den
Tintenmeniskus hindurch, führt darauf Tinte mit und trifft auf
ein zu bedruckendes Blatt Papier (nicht gezeigt), um die Tinte
auf das zu bedruckende Papier zu übertragen. Wenn die Nadel in
Bereitschaftsposition ist, befindet sich ihr distales Ende
innerhalb der distalen Endoberfläche 13c der Nadelführung 13,
so daß sich vor dem distalen Ende der Nadel ein Tintenmeniskus
bildet. Folglich wird beim Durchstoßen und Zurückziehen des
distalen Nadelendes sukzessiv Tinte auf dieses Nadelende
aufgebracht. Die Übertragung von Tinte auf das distale Ende der
Nadel sowie weitere Einzelheiten eines Matrixdruckverfahrens,
bei dem auf Nadeln Tinte aufgebracht wird, werden in der oben
genannten EP-A-97,009 beschrieben und werden hier folglich
nicht näher beschrieben.
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Jegliche zu große Menge an Tinte auf der distalen Endoberfläche
13c der Nadelführung 13 gelangt unter Kapillaranziehung in im
Querschnitt V-förmige Sammelrillen 13b (Fig. 3), welche sich
in den vorderen und seitlichen Oberflächen der Nadelführung 13
befinden, und wird ohne Verunreinigung des zu bedruckenden
Papiers zur Tintenversorgungsführung 12 zurückgeführt. Die
Rillen 13b befinden sich folglich in der distalen Endoberfläche
der Nadelführung 13 und kommunizieren mit der
Nadelführungsöffnung 13a. Wie in Fig. 3 gezeigt, erstrecken
sich die Rillen 13b bis zur Außenfläche der Nadelführung 13 und
sind somit der Atmosphäre ausgesetzt.
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Die Funktionsweise des Tintenversorgungsmechanismus des mit
Tinte versorgten Matrixnadeldruckerkopfes, auf welchen oben
Bezug genommen wird, wird nun beschrieben.
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Um eine angemessene Punktdichte zu erreichen, muß dem distalen
Nadelende konstant eine bestimmte Tintenmenge zugeführt werden.
Daher sollte die Nadelführungsöffnung 13a in der Nähe des
distalen Nadelendes richtig dimensioniert sein, und von dem
Tintentank 2 sollte eine geeignete Tintenmenge, das heißt weder
zuviel noch zu wenig Tinte, zugeführt werden.
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Bei der oben beschriebenen Druckkopfbauweise besteht die
Tintenführungsbahn von dem Tintentank 2 zu einer Stelle in der
Nähe des distalen Nadelendes aus Schlitzen, Rillen und Spalten.
Durch Auswahl der geeigneten Abmessungen der Breiten der
Schlitze, Rillen und Spalte kann die zum Drucken notwendige
Tintenmenge dem distalen Nadelende unter geeigneter
Kapillaranziehung zugeführt werden, ohne daß ein Überlaufen
verursacht wird. Da die Spalte zwischen der Nadelführung 13 und
der Tintenversorgungsführung 12 so dimensioniert sein können,
um darin unter Kapillaranziehung Tinte zurückzuhalten, kann
selbst dann eine geeignete Tintenmenge zugeführt werden, wenn
die Tintenversorgung von den Tintenversorgungsrillen 12b auf
Grund von erhöhtem Tintenverbrauch verringert wird.
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Die Abmessungen der Tintenversorgungsrillen und -Spalte, die
Lochweiten der Porenelemente 61, 62 sowie die Weiten der
Schlitze 45a, 45b, 45c werden so gewählt, daß die
Kapillaranziehung entlang der Tintenbahn progressiv zunimmt.
Daher wird in der unten beschriebenen Tintenbahn die Tinte
nicht unterbrochen.
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Während des Druckvorgangs wird die Tinte aus dem Tintentank 2
verbraucht. Tinte fließt von dem Porenelement 62 durch die
Tintenführungsrillen 12b oder durch die Tintenführungsrillen
12b und die Schlitze 45a, 45b, 45c in das Druckkopfgehäuse 1.
Da sich die Tinte jetzt quer durch das Porenelement 62 bewegt,
ist die Distanz, die sich die Tinte durch das Porenelement 62
bewegt, gering, und die Tinte wird nicht unterbrochen. Wenn
Tinte in dem Porenelement 62 verbraucht wird, entsteht zwischen
der Tinte in dem Porenelement 61 und der Tinte in dem
Porenelement 62 auf Grund deren unterschiedlichen
durchschnittlichen Lochweiten sofort ein Druckunterschied, und
so viel Tinte, wie verbraucht wird, wird dem Porenelement 62
von dem Porenelement 61 zugeführt. In diesem Moment wird die
Tinte nicht unterbrochen, da sie sich quer in dem und durch das
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Porenelement 61 bewegt. Folglich entspricht die Menge der in
dem Porenelement 62 zurückgehaltenen Tinte im wesentlichen der
Menge der abgegebenen Tinte. Deshalb wird im Verlauf des
Druckvorgangs die Tinte in dem Porenelement 61 zuerst
aufgebraucht, und danach wird die Tinte in dem Porenelement 62
aufgebraucht.
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Mit dem Tintenführungsmechanismus in dem Druckkopfgehäuse soll
der gleiche Vorteil erzielt werden. Wenn der Tintenfluß in der
Tintenbahn auf Grund von Vibrationen oder ähnlichem
unterbrochen wird, wird eine auf diese Weise unterbrochene
Tintenmasse vorwärtsbewegt, bis sie sich mit einer
vorangehenden Tintenmasse verbindet, da die Kapillaranziehung
in der Tintenbahn größer ist als in dem Tintentank. Weil die
Kapillaranziehung in der Nähe des distalen Nadelendes größer
ist als in dem Bereich der Tintenbahn, in dem der Tintenfluß
unterbrochen wird, wird von dem distalen Nadelende keine Tinte
zurückgezogen, und es kommt somit nicht einmal vorübergehend zu
einer ungleichen Punktdichte, so daß die gesamte Tinte auf dem
distalen Nadelende aufgebraucht werden kann.
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Bei der oben beschriebenen Tintentankbauweise werden die mit
Tinte imprägnierten Elemente 61, 62 von den Rippen 47, 51 in
dem Tintentankgehäuse 40 gehalten. Die mit Tinte imprägnierten
Elemente 61, 62 sind daher von einer Luftschicht umgeben,
welche durch ein Luftloch 42 mit der Umgebungsluft in
Verbindung steht. Da die Tinte unter einem niedrigen Druck
zugesetzt wird, gibt es im wesentlichen keine von der Tinte in
den mit Tinte imprägnierten Elementen 61, 62 eingeschlossene
Luftschicht oder -blase. Deshalb entweicht jede durch einen
Temperaturanstieg oder eine Verringerung des Atmosphärendrucks
verursachte Luftausdehnung im Tank 2 durch das Luftloch 42, so
daß der Druck in dem Tank 2 dem Atmosphärendruck angeglichen
wird und die Tinte nicht aus dem Tintentank 2 drückt.
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Daher wird in dem Tintentank 2 das Ausfließen von Tinte auf
Grund von Temperaturschwankungen und Veränderungen des
Atmosphärendrucks verhindert, und es kann konstant Tinte aus
dem Tintentank 2 zugeführt werden.
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Die Abmessungen des Tintentanks 2 und der Tintenführungsbahn
zum Zuführen von Tinte an die Nadel hängen von der Genauigkeit
der Formen der Bauteile ab. Da die Bauteile leicht mit hoher
Maßgenauigkeit geformt werden können, wie beispielsweise durch
Formarbeit, können der Tintentank 2 und die Tintenführungsbahn
eine hohe Maßgenauigkeit aufweisen und konstant Tinte zuführen.
Der Tintentank 2 und die Tintenführungsbahn können leicht
zusammengebaut werden, da sie aus wenigen Teilen bestehen. Sie
können über eine lange Nutzungsdauer hinweg ohne Verschleiß und
Verformung erhalten bleiben und können ihre anfängliche
Leistung teilweise durch die durch die Tinte bewirkte
Schmierung beibehalten.
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Fig. 4 zeigt eine in Einzelteile aufgelöste Perspektivansicht
eines Tintenführungselements 12'' gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das
Tintenführungselement 12'' weist eine Tintenführungsrille 12''b
mit einem darin eingesetzten Tintenführungsporenelement 12e
auf, welches als Verlängerung des mit Tinte imprägnierten
Elements in dem Tintentank dient. Die Wirkungsweise des
Tintenführungselements 12'' entspricht im wesentlichen jener der
vorhergehenden Ausführungsform.
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Auch wenn in der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der
Tintentank 2 sich über dem Druckkopf 1 befindet, kann der
Tintentank 2 sich auch unter den Nadeln befinden, um während
des oben beschriebenen Verfahrens zum Zuführen von Tinte eine
konstante Druckdichte zu erreichen.
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Bei den oben beschriebenen Bauweisen kann durch eine einfache
Bauweise konstant den distalen Nadelenden Tinte aus einem
Tintentank zugeführt werden; damit eine konstante und
angemessene Farbpunktdichte entsteht, wird konstant Tinte auf
das distale Nadelende aufgebracht. Die Tinte wird in der
Tintenführungsbahn nicht unterbrochen, und das Risiko einer
Versorgungsunterbrechung wird verringert. Die Menge der von der
Tintenführungsbahn aufgenommenen Tinte ist geringer, als dies
bei einer bekannten Anordnung, bei welcher ein Porenelement zum
Aufbringen von Tinte auf das distale Nadelende dient, der Fall
wäre. Daher ist jede verbrauchte Tinte, die nicht zum Drucken
dient, von geringer Menge, und folglich kann im wesentlichen
die gesamte Tinte in dem Tintentank effektiv zum Drucken
verwendet werden.
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Wenn die Tinte in dem Tintentank ausgeht, oder wenn die Tinte
in dem Tintentank durch Austrocknen bei hoher Temperatur sehr
zähflüssig wird, oder wenn die Versorgung mit Tinte auf Grund
deren Verfestigung scheitert, kann eine neue Tintentankpatrone
angebracht werden, damit zur Fortführung des gewünschten
Druckbetriebs dem distalen Nadelende sofort frische Tinte
zugeführt werden kann.
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Bei dem oben beschriebenen Druckkopf entsteht kein Tintenfluß
auf Grund von Temperaturschwankungen und Veränderungen des
Atmosphärendrucks, und es wird eine gleichmäßige
Farbpunktdichte ermöglicht. Unerwünschtes Ausfließen von Tinte
aus dem Tintentank und somit Verunreinigung des zu bedruckenden
Papiers mit unerwünschten Tintenflecken wird verhindert. Es
gelangt keine Tinte in den Druckkopfmechanismus, dessen
Funktionsstörung verhindert wird. Die Tintentankpatrone kann
zum Nachfüllen von Tinte leicht abgenommen und wieder
angebracht werden.
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Da das erfindungsgemäße Tintenversorgungssystem einfach gebaut
ist, nimmt es nur einen kleinen Raum ein. Wenn in einem
Mehrfarbendruckkopf Tintenversorgungssysteme wie oben
beschrieben verwendet werden, können die
Tintenversorgungssysteme für die verschiedenen Tintenfarben
weit voneinander beabstandet sein, so daß jegliches
unerwünschte Vermischen der Farben vermieden werden kann.