DE3486480T2 - Ink tank - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenbehälter. Die Erfindung wird in der Folge durch Bezugnahme auf einen Tintenbehälter für einen Rasterdruckerkopf beispielhaft erläutert. Ein derartiger Rasterdruckerkopf weist Drähte auf, welche an fernen Endflächen mit Tinte versorgt werden und welche gegen ein Blatt Druckpapier bewegt werden können, um Tinte in Form von Punkten auf das Blatt zu übertragen, um ein Zeichen, eine Figur, eine Graphik oder dergleichen auf dem Blatt aufzuzeichnen.The present invention relates to an ink container. The invention will be explained hereinafter by reference to an ink container for a raster printer head. Such a raster printer head has wires which are supplied with ink at distal end surfaces and which can be moved against a sheet of printing paper to transfer ink in the form of dots to the sheet in order to record a character, figure, graphic or the like on the sheet.
Ein Tintenzufuhrsystem für einen Rasterdrucker ist bekannt, bei dem kein Farbband verwendet wird, sondern Tinte aus einem Tintenbehälter zu den fernen Enden des Drahtes zugeführt wird und von den Drähten direkt auf ein Blatt Druckpapier übertragen wird. Ein bekannter Tintenführungsmechanismus für ein derartiges Tintenzufuhrsystem wird in US-A-4,194,846 offenbart und umfasst ein poröses Element, welches in der Lage ist, Tinte aus einem Tintenbehälter aufzunehmen, wobei der Tintenführungsmechanismus Drähte aufweist, welche mit dem porösen Element in Kontakt stehen. Das poröse Element enthält feine Löcher, deren Größe oder Durchmesser in einem bestimmten Bereich schwanken, was zur Folge hat, dass das Tintenaufnahmevermögen von einem porösen Element zum anderen porösen Element unterschiedlich ist und höchstwahrscheinlich sowohl übermäßige als auch zu geringe Tintenmengen zu den fernen Enden der Drähte zugeführt werden. Die in der Nähe der fernen Enden der Drähte zurückgehaltenen Tintenmengen sind äußerst unterschiedlich, und das poröse Element neigt dazu, von der Größe her uneinheitlich zu sein oder durch die Zusammenwirkung mit den Seiten der Drähte verformt zu werden. Infolgedessen ist die Tintendichte der auf diese Weise ausgebildeten Punkte unregelmäßig.An ink supply system for a raster printer is known in which no ink ribbon is used, but ink is supplied from an ink container to the distal ends of the wires and is transferred from the wires directly to a sheet of printing paper. A known ink guide mechanism for such an ink supply system is disclosed in US-A-4,194,846 and comprises a porous member capable of receiving ink from an ink container, the ink guide mechanism having wires in contact with the porous member. The porous member contains fine holes whose size or diameter varies within a certain range, with the result that the ink absorption capacity differs from one porous member to another porous member and both excessive and insufficient amounts of ink are likely to be supplied to the distal ends of the wires. The amounts of ink retained near the far ends of the wires are extremely variable, and the porous element tends to be non-uniform in size or to be deformed by interaction with the sides of the wires. As a result, the ink density of the dots thus formed is irregular.
EP-A-97.009 offenbart einen anderen Tintenzufuhrmechanismus, bei dem Tinte mittels einer Pumpe von einem Tintenbehälter zu den fernen Enden von Drähten zugeführt wird. Der Tintenzufuhrmechanismus aus EP-A-97.009 weist allerdings den Nachteil auf, dass die Konstruktion der Verbindung zwischen der Pumpe und einem Druckerkopf komplex ist und erhöhte Kosten verursacht. Es ist erforderlich, eine gute Dichtung vorzusehen, um eine gute Pumpenleistung zu erzielen, und eine Antriebsquelle mit großem Drehmoment ist zum Antreiben der Pumpe erforderlich. Der Tintenzufuhrmechanismus ist im Fall eines Mehrfarbendruckerkopfes besonders komplex, und ein derartiger Tintenzufuhrmechanismus ist nicht zur Verwendung für einen kleinen Druckerkopf geeignet.EP-A-97.009 discloses another ink supply mechanism in which ink is supplied by a pump from an ink container to the distal ends of wires However, the ink supply mechanism of EP-A-97.009 has the disadvantage that the construction of the connection between the pump and a printer head is complex and causes increased costs. It is necessary to provide a good seal to achieve good pump performance, and a drive source with large torque is required to drive the pump. The ink supply mechanism is particularly complex in the case of a multi-color printer head, and such an ink supply mechanism is not suitable for use with a small printer head.
In DE-A-2.546.835 wird ein Rasterdruckerkopf offenbart, der einen Tintenbehälter umfasst: wobei ein Drahtführungsmittel einen Abschnitt aufweist, welcher angeordnet ist, um Tinte aus dem Tintentank zu erhalten, und einen Druckdraht, wobei ein ferner Endabschnitt davon in einem Loch in dem Drahtführungsmittel angebracht ist, wobei das Drahtführungsmittel einen kapillaren Tintenweg aufweist, der sowohl mit dem Abschnitt des Drahtführungsmittels als auch mit einem fernen Endabschnitt des Druckdrahtes kommuniziert, um letzterem Tinte zuzuführen.DE-A-2,546,835 discloses a raster printer head comprising an ink container: a wire guide means having a portion arranged to receive ink from the ink tank, and a print wire, a distal end portion thereof being mounted in a hole in the wire guide means, the wire guide means having a capillary ink path communicating with both the portion of the wire guide means and a distal end portion of the print wire to supply ink to the latter.
In DE-A-2.546.835 enthält jedoch der Tintenbehälter flüssige Tinte, welche in ein Ende des kapillaren Tintenwegs eintritt, was zur Folge hat, dass der Tintenfluss dazu neigt, zu schwanken oder unterbrochen zu werden, wenn die flüssige Tinte Staubteilchen usw. enthält, welche den kapillaren Tintenweg verstopfen. Ferner ist das Drahtführungsmittel derart konstruiert, dass jegliche Luft, welche durch Kapillarkraft in die Tinte gezogen wurde, vor Eintreffen bei der fernen Endoberfläche des Drahtführungsmittels nicht daraus entweichen kann, was zur Folge hat, dass sich die Luft unter dem herrschenden niedrigen Druck ausdehnen und Fluss-Störungen verursachen kann. Darüber hinaus werden keine Mittel bereitgestellt, um zu verhindern, dass sich übermäßige Tintenmengen an der fernen Endoberfläche des Drahtführungsmittels ansammeln.However, in DE-A-2.546.835 the ink container contains liquid ink which enters one end of the capillary ink path, with the result that the ink flow tends to fluctuate or be interrupted if the liquid ink contains dust particles etc. which clog the capillary ink path. Furthermore, the wire guide means is designed such that any air drawn into the ink by capillary force cannot escape therefrom before reaching the distal end surface of the wire guide means, with the result that the air may expand under the prevailing low pressure and cause flow disturbances. Furthermore, no means are provided to prevent that excessive amounts of ink accumulate on the far end surface of the wire guide.
In EP-A-0.042.293 wird ein Rasterdruckerkopf offenbart, welcher ein Tintenzufuhrmittel umfasst: wobei ein Drahtführungsmittel einen Abschnitt aufweist, welcher angeordnet ist, um Tinte vom Tintenvorrat zu erhalten, und welcher eine ferne Endoberfläche aufweist, und einen Druckdraht, wobei ein ferner Endabschnitt davon in einem Loch im Drahtführungsmittel mit einem dazwischen liegenden Zwischenraum angebracht ist, wobei das Drahtführungsmittel einen kapillaren Tintenweg aufweist, welcher sowohl mit dem genannten Abschnitt als auch mit der fernen Endoberfläche des Drahtführungsmittels und mit dem fernen Endabschnitt des Druckdrahtes kommuniziert, um letzterem Tinte zuzuführen, wobei das Loch mit mindestens einer Tintensammelrille kommuniziert, welche in der fernen Endoberfläche des Drahtführungsmittels angeordnet ist, in welche Tintensammelrille jedwede überschüssige Tinte auf der fernen Endoberfläche des Drahtführungsmittels unter Kapillaranziehung hineingezogen wird, wobei die oder jede Tintensammelrille zur Umgebung hin offen ist. Bei dieser Konstruktion wird jedoch keinerlei Vorkehrung getroffen, um sicherzustellen, dass die Kapillaranziehungskraft in der Richtung von dem Tintenzufuhrmittel zur fernen Endoberfläche größer wird, was zur Folge hat, dass es hier im Tintenzufuhrmittel zur Verschwendung von Tinte kommen kann, insbesondere wenn Luft darin eingeschlossen ist.EP-A-0.042.293 discloses a raster printer head comprising an ink supply means: a wire guide means having a portion arranged to receive ink from the ink supply and having a distal end surface, and a print wire, a distal end portion thereof being mounted in a hole in the wire guide means with a gap therebetween, the wire guide means having a capillary ink path communicating with both said portion and the distal end surface of the wire guide means and with the distal end portion of the print wire to supply ink to the latter, the hole communicating with at least one ink collection groove arranged in the distal end surface of the wire guide means, into which ink collection groove any excess ink on the distal end surface of the wire guide means is drawn under capillary attraction, the or each ink collecting groove is open to the outside. However, in this construction, no provision is made to ensure that the capillary attraction force becomes larger in the direction from the ink supply means to the far end surface, with the result that ink waste may occur here in the ink supply means, especially when air is trapped therein.
In US-A-4,095,237 wird ein Tintenbehälter oder eine Tintenpatrone offenbart, welche einen porösen Filter enthalten und ein Luftloch aufweisen. Der Behälter kann zur Gänze oder nur zum Teil mit dem Filter ausgefüllt sein. Allerdings wird weder eine Ausführungsform mit einem zum Teil ausgefüllten Behälter beschrieben, noch ein Vorteil namhaft gemacht.US-A-4,095,237 discloses an ink container or an ink cartridge containing a porous filter and having an air hole. The container can be completely or only partially filled with the filter. However, neither an embodiment with a partially filled container is described nor is an advantage mentioned.
Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen qualitativ hochwertigen und hochgradig zuverlässigen Tintenbehälter bereitzustellen, welcher eine einfache Konstruktion aufweist, welcher in der Lage ist, eine stabile und geeignete Tintenmenge von einem Tintenbehälter zuzuführen, und welcher weniger stark von sich ändernden Umgebungsbedingungen wie Temperaturschwankungen beeinflusst wird.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a high-quality and highly reliable ink container which has a simple construction, which is capable of supplying a stable and appropriate amount of ink from an ink container, and which is less influenced by changing environmental conditions such as temperature fluctuations.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird demnach ein Tintenbehälter gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereitgestellt. Weitere vorteilhafte Merkmale und Aspekte dieses Tintenbehälters gehen deutlich aus den abhängigen Ansprüchen hervor.According to the present invention, there is therefore provided an ink container according to independent claim 1. Further advantageous features and aspects of this ink container are clearly apparent from the dependent claims.
Der Tintenbehälter umfaßt eine obere Wand, eine untere Wand und sich dazwischen erstreckende Wände. Eine Tintenzufuhranschluss ist in der unteren Wand angeordnet, um Tinte von zumindest einem porösen Element zu empfangen, das bei Unterdruck mit Tinte getränkt wird und das im wesentlichen keine Luftschicht oder Luftblase, die von der Tinte eingeschlossen ist, aufweist. Das mindestens eine poröse Element ist derart im Tintenbehälter angeordnet, dass nur ein vorstehender Abschnitt von mindestens einer Wand das mindestens eine poröse Element berührt, so dass der verbleibende Abschnitt der mindestens einen Wand in einem Abstand von dem mindestens einen porösen Element angeordnet ist und dass ein Luftloch in einer der Tintenbehälterwände die Luft in dem Raum mit der Umgebungsluft in Kommunikation bringt. Das mindestens eine poröse Element weist Poren auf, deren Größe progressiv kleiner wird.The ink container includes a top wall, a bottom wall and walls extending therebetween. An ink supply port is disposed in the bottom wall for receiving ink from at least one porous element which is impregnated with ink under negative pressure and which has substantially no air layer or air bubble entrapped by the ink. The at least one porous element is disposed in the ink container such that only a protruding portion of at least one wall contacts the at least one porous element such that the remaining portion of the at least one wall is spaced from the at least one porous element and such that an air hole in one of the ink container walls brings the air in the space into communication with the ambient air. The at least one porous element has pores which progressively decrease in size.
Der Tintenbehälter ist vorzugsweise als abnehmbar angebrachte Einheit ausgebildet, wobei der Tintenversorgungsbehälter mit einer Mehrzahl von Tintenversorgungssektionen ausgebildet ist, wobei jede der Tintenversorgungssektionen einen Tintenversorgungszufuhranschluss aufweist.The ink container is preferably formed as a detachably mounted unit, the ink supply container being formed with a plurality of ink supply sections, each of the ink supply sections having an ink supply supply port.
Jede der Tintenversorgungssektionen enthalten ein tintenaufnehmendes Element, welches vom porösen Element gebildet wird und mit Tinte getränkt ist, und wobei mindestens zwei der Tintenversorgungssektionen Tinte unterschiedlicher Farbe enthalten.Each of the ink supply sections includes an ink receiving member formed by the porous member and impregnated with ink, and at least two of the ink supply sections include ink of different colors.
Vorteilhafterweise ist der einstückig ausgebildete Tintenversorgungsbehälter mit einer Mehrzahl von Tintenversorgungssektionen ausgebildet. Jede der Tintenversorgungssektionen weist einen Tintenzufuhranschluss auf. Der einstückige Tintenversorgungsbehälter enthält ein tintenaufnehmendes Element in jeder der Tintenversorgungssektionen, welches durch das poröse Element gebildet wird und mit Tinte getränkt ist.Advantageously, the integrally formed ink supply container is formed with a plurality of ink supply sections. Each of the ink supply sections has an ink supply port. The integrally formed ink supply container includes an ink receiving member in each of the ink supply sections, which is formed by the porous member and is impregnated with ink.
Mindestens zwei der Tintenversorgungssektionen enthalten Tinte von verschiedener Farbe, wobei die Tinte in den Tintenversorgungssektionen eine Farbe aufweist, die nicht Schwarz ist. Ferner ist ein weiterer getrennter Tintenversorungsbehälter mit einem Tintenzufuhranschluss ausgebildet. Ein getrenntes tintenaufnehmendes Element ist aus einem porösen Material gebildet, welches in dem getrennten Tintenversorgungsbehälter enthalten ist und mit Tinte getränkt ist, und die Tinte, die in dem getrennten Tintenversorgungsbehälter enthalten ist, ist schwarz.At least two of the ink supply sections contain ink of different colors, the ink in the ink supply sections having a color other than black. Further, another separate ink supply tank is formed with an ink supply port. A separate ink receiving member is formed of a porous material which is contained in the separate ink supply tank and is impregnated with ink, and the ink contained in the separate ink supply tank is black.
Vorzugsweise ist das tintenaufnehmende Element durch die obere Wand des Tintenversorgungsbehälters zusammengedrückt.Preferably, the ink-receiving member is compressed by the upper wall of the ink supply container.
Vorzugsweise weist das tintenaufnehmende Element einen sich verjüngenden Abschnitt auf.Preferably, the ink-receiving member has a tapered portion.
Vorzugsweise weist das tintenaufnehmende Element in der Nähe des Tintenzufuhranschlusses einen dickeren Abschnitt auf.Preferably, the ink-absorbing member has a thicker portion near the ink supply port.
Das mindestens eine poröse Element wurde vorzugsweise bei einem Druck unter dem atmosphärischen Druck mit Tinte getränkt.The at least one porous element was impregnated with ink, preferably at a pressure below atmospheric pressure.
Vorzugsweise liegt der Druck, bei welchem die Tränkung mit Tinte erfolgt, im Bereich von 666 bis 1333 Pa (5 bis 10 mmHg).Preferably, the pressure at which the ink impregnation takes place is in the range of 666 to 1333 Pa (5 to 10 mmHg).
Vorzugsweise werden die Poren des porösen Elements in Richtung des Tintenzufuhranschlusses des Tintenversorgungsbehälters progressiv kleiner.Preferably, the pores of the porous member become progressively smaller toward the ink supply port of the ink supply container.
Das tintenaufnehmende Mittel kann ein erstes und ein zweites poröses Element umfassen, welche miteinander in Berührung sind, so dass Tinte von einem zum anderen fließen kann. Überdies weist der Tintenversorgungsbehälter einen Tintenzufuhranschluss auf, welcher angeordnet ist, um Tinte vom zweiten porösen Element zu empfangen, wobei das erste poröse Element Poren darin aufweist, deren durchschnittlicher Durchmesser größer als jener der Poren des zweiten porösen Elements ist.The ink receiving means may comprise first and second porous members which are in contact with each other so that ink can flow from one to the other. Moreover, the ink supply container has an ink supply port arranged to receive ink from the second porous member, the first porous member having pores therein whose average diameter is larger than that of the pores of the second porous member.
Das poröse Element ist in der Nähe des Tintenzufuhranschlusses zusammengedrückt.The porous element is compressed near the ink supply port.
Ein Druckerkopf, welcher sich zur Verwendung des erfindungsgemäßen Tintenbehälters eignet, kann einen Druckdraht umfassen, wobei ein ferner Endabschnitt davon in einem Drahtführungsloch oder in Drahtführungslöchern eines Drahtführungsmittels angebracht ist, wobei ein Abschnitt des Drahtführungsmittels angeordnet ist, um Tinte vom tintenaufnehmenden Mittel zu empfangen, und wobei das Drahtführungsmittel einen kapillaren Tintenweg aufweist, welcher sowohl mit dem Abschnitt des Drahtführungsmittels als auch mit dem fernen Endabschnitt des Druckdrahtes kommuniziert.A printer head suitable for use with the ink container of the present invention may comprise a print wire, a distal end portion of which is mounted in a wire guide hole or holes of a wire guide means, a portion of the wire guide means being arranged to receive ink from the ink receiving means, and the wire guide means having a capillary ink path communicating with both the portion of the wire guide means and the distal end portion of the print wire.
Das tintenaufnehmende Mittel verringert die Möglichkeit, dass Staubteilchen in den kapillaren Tintenweg gelangen. Überdies kann Luft, welche durch Kapillarkraft in die Tinte gezogen wurde, daraus durch eine Tintensammelrille oder Tintensammelrillen entweichen, während letztere dazu dienen (kann)können, Ansammlungen übergroßer Mengen von Tinte auf der fernen Endoberfläche des Drahtführungsmittels zu verhindern.The ink absorbing means reduces the possibility of dust particles entering the capillary ink path. Moreover, air drawn into the ink by capillary force can escape therefrom through an ink collecting groove or grooves, while the latter may serve to prevent accumulation of excessive amounts of ink on the distal end surface of the wire guide means.
Die Erfindung wird in den beiliegenden Zeichnungen lediglich beispielhaft dargestellt. Es zeigen:The invention is shown in the accompanying drawings only by way of example. They show:
Fig. 1 eine in Einzelteile auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Druckerkopfes, welcher sich eines erfindungsgemäßen Tintenbehälters bedient;Fig. 1 is an exploded perspective view of a printer head using an ink container according to the invention;
Fig. 2 eine in Einzelteile auseinandergezogene perspektivische, zum Teil weggeschnittene Ansicht eines Tintenbehälters und einer Tintenzufuhrführung, welche Teil des Druckerkopfes aus Fig. 1 bilden;Fig. 2 is an exploded perspective, partially cutaway view of an ink container and an ink supply guide forming part of the printer head of Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht, welche die Art und Weise veranschaulicht, in welcher ein Tintenbehälter in einem Kopfkörper des Druckerkopfes aus Fig. 1 angebracht ist;Fig. 3 is a side view illustrating the manner in which an ink tank is mounted in a head body of the printer head of Fig. 1;
Fig. 4 eine in Einzelteile auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Tintenführung, welche mit dem erfindungsgemäßen Tintenbehälter verwendet werden kann;Fig. 4 is an exploded perspective view of an ink guide which can be used with the ink container according to the invention;
Fig. 5 eine in Einzelteile auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Tintenbehälters, relcher einen Teil eines Druckerkopfes bilden kann;Fig. 5 is an exploded perspective view of an ink container according to the invention, which can form part of a printer head;
Fig. 6 eine perspektivische, zum Teil weggebrochene Ansicht eines den Anmeldern bereits zuvor bekannten Tintenbehälters;Fig. 6 is a perspective, partially broken away view of an ink container previously known to the applicants;
Fig. 7 eine schematische Ansicht, um die Art und Weise zu veranschaulichen, auf welche Luft, die im Tintenbehälter aus Fig. 6 eingeschlossen ist, expandiert wird; undFig. 7 is a schematic view to illustrate the manner in which air trapped in the ink container of Fig. 6 is expanded; and
Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Sieben-Spalten- Druckers, um eine Anordnung von Drähten desselben zu veranschaulichen.Fig. 8 is a schematic view of a seven-column printer to illustrate an arrangement of wires thereof.
Fig. 6 und 7 der beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen eine Tintenbehälterkonstruktion, welche den Anmeldern bereits zuvor bekannt war, umfassend ein mit Tinte getränktes Element 160, beispielsweise aus einem porösem Material, welches einen Behälter 140 ausfüllt. Die Tintenbehälterkonstruktion aus Fig. 6 und 7 ist von einfacher Gestalt und kann unter geeigneter Kapillaranziehung durch das mit Tinte getränkte Element 160 eine geeignete Menge Tinte zu einem Druckerkopfkörper zuführen. Das Element 160 kann mit einer großen Menge Tinte getränkt sein, während es das unerwünschte Ausströmen von Tinte aus einem Luftloch 142 im Behälter 140 und aus einem Tintenzufuhranschluss 141 verhindert.6 and 7 of the accompanying drawings illustrate an ink container construction previously known to the applicants comprising an ink-impregnated member 160, for example of a porous material, which fills a container 140. The ink container construction of Figs. 6 and 7 is of simple design and can supply an appropriate amount of ink to a printer head body under appropriate capillary attraction through the ink-impregnated member 160. The member 160 can be impregnated with a large amount of ink while preventing undesirable leakage of ink from an air hole 142 in the container 140 and from an ink supply port 141.
Wenn Tinte aus dem Tintenbehälter 140 von einer derartigen Bauart zugeführt wird, wird die Tinte in jenem Tintenbehälter, welcher fern von dem Tintenzufuhranschluss angeordnet ist, zum Tintenzufuhranschluss 141 hinbewegt, unter einer Druckdifferenz, welche sich zwischen der Tinte in der Nähe des Tintenzufuhranschlusses 141 und der davon entfernt befindlichen Tinte entwickelt, wenn die Kapillaranziehung des mit Tinte getränkten Elements 160 in der Nähe des Tintenzufuhranschlusses 141 in Folge des Tintenverbrauchs ansteigt. Wie jedoch bei porösen Materialien zu sehen ist, werden, wenn die Menge der zur Tränkung verwendeten Tinte gesenkt wird, mit Tinte getränkte Elemente im Allgemeinen einem erhöhten Widerstand gegenüber dem Tintenfluss und der Tatsache ausgesetzt, dass unterbrochene Tintenwege das reibungslose Fließen der Tinte verhindern.When ink is supplied from the ink container 140 of such a design, the ink in that ink container located remote from the ink supply port is moved toward the ink supply port 141 under a pressure differential that develops between the ink near the ink supply port 141 and the ink remote therefrom as the capillary attraction of the ink-soaked member 160 near the ink supply port 141 increases as a result of ink consumption. However, as seen with porous materials, as the amount of ink used for soaking is reduced, ink-soaked members are generally subjected to increased resistance to ink flow and to the fact that interrupted ink paths prevent the smooth flow of ink.
Wird der Tintenstrom verhindert, ehe ein Druckunterschied erzeugt wird, der hoch genug ist, um die Tinte in den Tintenbehälter 140 zu bewegen, so bleibt die von dem Tintenzufuhranschluss 141 fern befindliche Tinte an Ort und Stelle und unbenutzt, was eine kurze Tintenzufuhrdauer zur Folge hat.If the ink flow is prevented before a pressure differential is created that is high enough to move the ink into the ink container 140, the ink remote from the ink supply port 141 remains in place and unused, resulting in a short ink supply time.
Wie in Fig. 7 schematisch dargestellt wird, weist der Tintenbehälter 140 häufig darin eingeschlossene Luftblasen oder -schichten auf. Wenn unter derartigen Umständen die Umgebungstemperatur ansteigt oder der atmosphärische Druck gesenkt wird, wird eine Luftschicht 143, welche direkt mit dem Luftloch 142 kommuniziert, expandiert und aus dem Luftloch 142 abgegeben, wie durch Pfeile A angezeigt wird, ohne die zum Tränken verwendete Tinte mit jeglichem Druck zu beaufschlagen, wohingegen eine Blase 144 aus zur Gänze eingeschlossener Luft expandiert wird, wie durch die Pfeile B angezeigt wird, und somit die umliegende Tinte bewegt. Nach Eintreffen einer derartigen Luftblase 144 an dem Tintenzufuhranschluss 142 kann das resultierende unerwünschte Ausströmen von Tinte bewirken, dass ein Blatt von Druckpapier durch einen Tintenfleck verschmiert wird, oder ermöglichen, dass Tinte in den Druckerkopfmechanismus gelangt und eine Fehlfunktion von letzterem herbeiführt.As schematically shown in Fig. 7, the ink container 140 often has air bubbles or layers trapped therein. Under such circumstances, when the ambient temperature rises or the atmospheric pressure is lowered, an air layer 143 which directly communicates with the air hole 142 is expanded and discharged from the air hole 142 as indicated by arrows A without applying any pressure to the ink used for impregnation, whereas a bubble 144 of entirely trapped air is expanded as indicated by arrows B and thus agitates the surrounding ink. Upon arrival of such an air bubble 144 at the ink supply port 142, the resulting undesirable ink leakage may cause a sheet of printing paper to be smeared by an ink blot, or allow ink to enter the printer head mechanism and cause the latter to malfunction.
Ein Druckerkopf wird zur Verwendung in einem Mehrfarbendrucker ausgebildet. Eine Bewegung wird vom Kopf eines derartigen Druckers oder von einem Blatt Druckpapier oder von beiden ausgeführt, wobei ein Draht, welcher einer gewünschten Farbe entspricht, gegen das Druckpapier an einer vorgegebenen Position davon geführt wird, um einen Tintenpunkt zu bilden. Auf diese Weise können gewünschte Zeichen und Figuren durch Wiederholen des oben genannten Zyklus erzeugt werden. Bei einem derartigen Farbbilddrucker, der verschiedenfarbige Tinten verwendet, kann ein Blatt Druckpapier (oder anderes Material) durch einen Druckerkopf in einer Richtung, welche auf die Vorschubrichtung des Druckpapiers normal steht, abgetastet werden, um eine Einpunktlinie in einer Abtastbewegung zu bilden, und das Druckpapier kann in Zeilenabständen vorgeschoben werden, um Bilder aufzuzeichnen.A printer head is designed for use in a multi-color printer. A movement is made by the head of such a printer or by a sheet of printing paper or both, whereby a wire corresponding to a desired color is guided against the printing paper at a predetermined position thereof to form an ink dot. In this way, desired characters and figures can be formed by repeating the above-mentioned cycle. In such a color image printer using different colored inks, a sheet of printing paper (or other material) can be printed by a printer head in a direction which corresponds to the feed direction of the printing paper can be scanned to form a one-dot line in one scanning motion, and the printing paper can be fed at line intervals to record images.
Die Konstruktion eines Mehrfarbendruckers wird in Fig. 8 schematisch dargestellt. Ein Druckerkopf 70 ist in die Richtungen des Pfeils X hin- und herbewegbar, und ein Blatt Druckpapier (oder anderes Material) 71 wird allmählich in Einzeilenabständen in Richtung eines Pfeiles Y vorgeschoben. Eine geordnete Anordnung aus Drahtpositionen 72, 73, 74, 75 auf dem Druckerkopf 70 erstreckt sich in einer geraden Linie, welche in einem Winkel θ in Bezug auf die Abtastrichtungen X geneigt ist, wobei die Drahtpositionen in der Richtung Y in einem Abstand von Lsinθ angeordnet sind. Drähte für gelbe Tinte, magentarote Tinte, zyanfarbene Tinte und schwarze Tinte (nicht dargestellt) sind an den Positionen 72, 73, 74 bzw. 75 angeordnet, um den Farbdruck ohne jegliche unerwünschte Farbvermischung durchzuführen. Da zum Bilden von Mischfarben ein Punkt einer Farbe auf einen Punkt einer anderen Farbe aufgetragen wird, neigen Mehrfarbenbilddrucker im Allgemeinen zu unerwünschter Farbvermischung, da die Tinte der vorhergehenden Farbe auf den Draht aufgebracht wird, welcher die Tinte der nachfolgenden Farbe trägt. Bei der Druckerkonstruktion aus Fig. 8 wird gelbe Tinte, bei der es sich um die Tinte handelt, welche der Farbe nach am meisten durch andersfarbige Tinten beeinflusst wird, zuerst auf das Druckpapier aufgetragen, um zu verhindern, dass die andersfarbigen Tinten auf die Spitze des Drahtes, welcher die gelbe Tinte trägt, aufgetragen werden, wodurch das Vermischen der gelben Tinte mit den andersfarbigen Tinten vermieden wird.The construction of a multi-color printer is schematically shown in Fig. 8. A printer head 70 is reciprocable in the directions of arrow X, and a sheet of printing paper (or other material) 71 is gradually fed at one-line intervals in the direction of arrow Y. An orderly array of wire positions 72, 73, 74, 75 on the printer head 70 extends in a straight line inclined at an angle θ with respect to the scanning directions X, the wire positions being arranged at a distance of Lsinθ in the direction Y. Wires for yellow ink, magenta ink, cyan ink and black ink (not shown) are arranged at the positions 72, 73, 74 and 75, respectively, to perform color printing without any undesirable color mixing. Since a dot of one color is applied to a dot of another color to form mixed colors, multi-color image printers are generally prone to undesirable color mixing because the ink of the preceding color is applied to the wire carrying the ink of the succeeding color. In the printer construction of Fig. 8, yellow ink, which is the ink most affected in color by other colored inks, is applied first to the printing paper to prevent the other colored inks from being applied to the tip of the wire carrying the yellow ink, thereby avoiding mixing of the yellow ink with the other colored inks.
Die vorliegende Erfindung betrifft in erster Linie einen Tintenbehälter zur Verwendung in einem Druckerkopf, und es wird daher keine weitere detaillierte Beschreibung der gesamten Druckerkonstruktion bereitgestellt.The present invention relates primarily to an ink container for use in a printer head, and therefore no further detailed description of the overall printer construction is provided.
Fig. 1 eine in Einzelteile auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Druckerkopfes, welcher sich eines erfindungsgemäßen Tintenbehälters bedient. Der Tintenbehälter 2 ist durch eine Halterung abnehmbar an der Oberseite eines Druckerkopfkörpers 1 angebracht. Der Tintenbehälter 2 ist eine Doppelkonstruktion, bestehend aus einem Tintenbehälter 2b zum Aufnehmen einer schwarzen Tinte und einem Tintenbehälter 2a, welcher in drei Abschnitte für farbige Tinten unterteilt ist. Die Tinten sind in mit Tinte getränkten Elementen 61, 62 (Fig. 2) oder Element 60" (Fig. 5) aus einem porösen Material, welches im Tintenbehälter 2 enthalten ist, bereitgestellt.Fig. 1 is an exploded perspective view of a printer head using an ink container according to the invention. The ink container 2 is detachably attached to the top of a printer head body 1 by a bracket. The ink container 2 is a dual construction consisting of an ink container 2b for holding a black ink and an ink container 2a which is divided into three sections for colored inks. The inks are provided in ink-soaked elements 61, 62 (Fig. 2) or element 60" (Fig. 5) made of a porous material which is contained in the ink container 2.
Für jede Tinte weist der Druckerkopfkörper 1 an seinem vorderen Abschnitt eine Tintenzufuhrführung 12 (Fig. 2) auf, welche Tintenführungsrillen 12b mit Enden aufweist, welche zum jeweiligen mit Tinte getränkten Element 61, 62 hinführen, und eine Drahtführung 13 (Fig. 4), welche ein Drahtführungsloch 13a zum Führen der Spitze oder des fernen Endabschnittes eines entsprechenden Druckdrahtes (nicht dargestellt) darin aufweist.For each ink, the printer head body 1 has at its front portion an ink supply guide 12 (Fig. 2) having ink guide grooves 12b with ends leading to the respective ink-impregnated member 61, 62, and a wire guide 13 (Fig. 4) having a wire guide hole 13a for guiding the tip or distal end portion of a corresponding printing wire (not shown) therein.
Demnach werden, wie aus Fig. 1 hervorgeht, vier Tintenbehälter und zugeordnete Drähte usw. bereitgestellt, um jedoch die nachfolgende Beschreibung zu vereinfachen, wird im Normalfall nur auf einen einzigen Tintenbehälter und seinen zugeordneten Draht usw. Bezug genommen.Thus, as shown in Fig. 1, four ink containers and associated wires, etc. are provided, but to simplify the following description, only a single ink container and its associated wire, etc. will normally be referred to.
Die Tintenzufuhrführung 12 und die Drahtführung 13, welche keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellen, bilden gemeinsam einen Tintenweg vom Tintenbehälter 2 zum fernen Endabschnitt des Drahtes. Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Druckerkopf ist zur Verwendung in einem Vierfarbendruckerplotter oder in einem Vierfarbenbilddrucker ausgebildet, und vier Drähte werden verwendet, welche der jeweiligen der vier Farben entsprechen.The ink supply guide 12 and the wire guide 13, which do not form part of the present invention, co-form an ink path from the ink tank 2 to the distal end portion of the wire. The printer head shown in Figs. 1 and 2 is designed for use in a four-color printer plotter or a four-color image printer, and four wires are used which correspond to each of the four colors.
In einer Standby-Stellung ist der ferne Endabschnitt des Drahtes hinter einer fernen Endoberfläche 13c der Drahtführung 13 angeordnet, und die Länge des Drahtes wird derart gewählt, dass ein Tintenmeniskus, welcher in einem vorderen Abschnitt des Drahtführungsloches 13a gebildet wird, das ferne Ende des Drahtes abdeckt.In a standby position, the distal end portion of the wire is disposed behind a distal end surface 13c of the wire guide 13, and the length of the wire is selected such that an ink meniscus formed in a front portion of the wire guide hole 13a covers the distal end of the wire.
Eine Tintenführungsbaueinheit, welche eine Tintenzufuhrführung 12" und die Drahtführung 13 umfasst, wird mit Bezugnahme auf Fig. 4 ausführlicher beschrieben.An ink guide assembly comprising an ink supply guide 12" and the wire guide 13 will be described in more detail with reference to Fig. 4.
Die Tintenzufuhrführung 12" weist ein mittiges Loch 12"f zum Führen des fernen Endabschnittes des Drahtes auf. Die Tintenzufuhrführung 12" weist auch eine axiale Tintenführungsrille 12"b auf, welche zum mit Tinte getränkten Element 62 führt. Die Tintenführungsrille 12"b weist eine Breite und eine Tiefe auf, welche derart gewählt sind, dass Tinte vom Tintenbehälter 2 stabil zugeführt wird, wie später beschrieben wird. Die Tintenzufuhrführung 12" weist auf einer vorderen Oberfläche 12"e davon eine kreisförmige Rille 12"a auf, welche mit der Tintenführungsrille 12"b über einen inneren Abschnitt (nicht dargestellt) kommuniziert. Die Drahtführung 13 weist ein nahes Ende 13d davon auf, welche in der kreisförmigen Rille 12"a angeordnet ist. Zwischen dem Draht und der Umfangsoberfläche, welche das Drahtführungsloch 13a in der Drahtführung 13 definiert, befindet sich nur ein kleiner Zwischenraum. Die Tinte wird unter Kapillaranziehung aus dem Tintenbehälter 2 durch die Tintenführungsrille 12"b in der Tintenzufuhrführung 12" und durch die Drahtführung 13 zum fernen Endabschnitt des Drahtes geführt.The ink supply guide 12" has a central hole 12"f for guiding the distal end portion of the wire. The ink supply guide 12" also has an axial ink guide groove 12"b leading to the ink-soaked member 62. The ink guide groove 12"b has a width and a depth selected such that ink is stably supplied from the ink tank 2, as will be described later. The ink supply guide 12" has on a front surface 12"e thereof a circular groove 12"a which communicates with the ink guide groove 12"b via an inner portion (not shown). The wire guide 13 has a proximal end 13d thereof which is disposed in the circular groove 12"a. There is only a small gap between the wire and the peripheral surface defining the wire guide hole 13a in the wire guide 13. The ink is guided under capillary attraction from the ink tank 2 through the ink guide groove 12"b in the ink supply guide 12" and through the wire guide 13 to the distal end portion of the wire.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Tintenbehälters 2 wird nunmehr mit Bezugnahme auf Fig. 2 im Detail beschrieben.An embodiment of the ink container 2 according to the invention will now be described in detail with reference to Fig. 2.
Der Tintenbehälter 2, oder jeder Tintenbehälter 2a, 2b, umfasst einen Tintenbehälterkörper 40, zwei gestapelte mit Tinte getränkte Elemente 61, 62 aus einem porösen Material, welche im Raum im Tintenbehälterkörper 40 angeordnet sind, um letzteren auszufüllen, und einen Deckel 50. Die mit Tinte getränkten Elemente 61, 62 werden bei einem Druck unter dem atmosphärischen Druck im Bereich von 666 bis 1333 Pa (5 bis 10 mmHg) mit Tinte getränkt, so dass Luft, welche in den porösen, mit Tinte getränkten Elementen zurückbleibt, möglichst weit verringert wird, um die Menge an zur Tränkung verwendeter Tinte zu erhöhen. Der Tintenbehälterkörper 40 weist eine untere oder innere Wandoberfläche 40a auf, welche mit einem vorderen Tintenzufuhranschluss 41 und einer vorderen Wand 40b versehen ist, welche ein Luftloch 42 aufweist, das in einem abgestuften Abschnitt davon abgegrenzt ist. Der Tintenzufuhranschluss 12 weist einen Arm 12d auf, welcher in den Tintenzufuhranschluss 41 eingeschoben ist und vom Druckerkopfkörper 1 vorragt. Die untere oder innere Wandoberfläche 40a des Tintenbehälterkörpers 40 weist einen erhabenen oder vorragenden Abschnitt 44 auf, in welchem eine Mehrzahl Schlitze 45a, 45b, 45c vorgesehen sind, welche mit dem Tintenzufuhranschluss 41 kommunizieren. Die Schlitze 45a, 45b, 45c sind den Tintenzufuhrrillen 12b, welche im Arm 12d der Tintenzufuhrführung 12 vorgesehen sind, gegenüberliegend angeordnet und kommunizieren mit diesen. Wenngleich nicht dargestellt, sind die Schlitze 45a, 45b zusammengefügt, um einen einzigen Schlitz zu bilden, welcher die Tinte gemeinsam mit dem Schlitz 45c in die Tintenzufuhrrillen 12b führt. Der Tintenbehälterkörper 40 weist auch eine Seitenwand 40c auf, welche auf ihrer inneren Wandoberfläche eine Mehrzahl senkrechter Rippen 47 aufweist, welche davon weg ragen. Die Rippen 47 weisen untere Enden auf, welche gegen die Unterseite 40a gehalten werden, und obere Enden, welche außer Kontakt mit dem Behälterdeckel 50 gehalten werden. Der Tintenbehälterkörper 40 weist ferner eine vordere Abteilung 48 auf, welche hinter dem Luftloch 42 und vor dem Tintenzufuhranschluss 41 angeordnet ist, wobei die vordere Abteilung 48 ein Ende aufweist, welches an die Seitenwand 40c angefügt ist. Der Behälterdeckel 50 weist auf einer unteren oder inneren Wandoberfläche 50a davon eine Mehrzahl von Längsrippen 51 auf, welche von der Oberfläche 50a vorragen.The ink container 2, or each ink container 2a, 2b, comprises an ink container body 40, two stacked ink-impregnated members 61, 62 made of a porous material arranged in the space in the ink container body 40 to fill the latter, and a lid 50. The ink-impregnated members 61, 62 are impregnated with ink at a pressure below atmospheric pressure in the range of 666 to 1333 Pa (5 to 10 mmHg) so that air remaining in the porous ink-impregnated members is reduced as much as possible to increase the amount of ink used for impregnation. The ink container body 40 has a lower or inner wall surface 40a provided with a front ink supply port 41 and a front wall 40b having an air hole 42 defined in a stepped portion thereof. The ink supply port 12 has an arm 12d which is inserted into the ink supply port 41 and protrudes from the printer head body 1. The lower or inner wall surface 40a of the ink tank body 40 has a raised or protruding portion 44 in which a plurality of slits 45a, 45b, 45c are provided which communicate with the ink supply port 41. The slits 45a, 45b, 45c are arranged opposite to and communicate with the ink supply grooves 12b provided in the arm 12d of the ink supply guide 12. Although not shown, the slits 45a, 45b are joined together to form a single slit which guides the ink into the ink supply grooves 12b together with the slit 45c. The ink container body 40 also has a side wall 40c having on its inner wall surface a plurality of vertical ribs 47 projecting therefrom. The ribs 47 have lower ends held against the bottom 40a and upper ends held out of contact with the container lid 50. The ink container body 40 further has a front compartment 48 which is located behind the air hole 42 and in front of the ink supply port 41, the front compartment 48 having one end joined to the side wall 40c. The container lid 50 has on a lower or inner wall surface 50a thereof a plurality of longitudinal ribs 51 projecting from the surface 50a.
Der Raum oder das hohle Innere, welcher(s) durch die untere Wand 40a, die seitliche Wand 40c, die Abteilung 48 und den Deckel 50 des Tankkörpers 50 definiert wird, nimmt darin die beiden porösen Elemente 61, 62 als doppelte Lagen auf, welche nur mit der erhabenen Oberfläche 44 der unteren Wand 40a, den senkrechten Rippen 47 der seitlichen Wand 40c, der Abteilung 48 und den Rippen 51 des Deckels 50 in Kontakt gehalten werden. Somit befindet sich zwischen dem porösen Element 61 und der inneren Wandoberfläche 50a des Behälterdeckels 50 ein Raum 50b und dieser Raum 50b kommuniziert mit dem Luftloch 42. Die porösen Elemente 61, 62 weisen verschiedene durchschnittliche Lochgrößen oder - durchmesser auf. Das poröse Element 61, welches einen größeren durchschnittlichen Lochdurchmesser aufweist, wird an der Oberseite des anderen porösen Elements 62 angeordnet. Somit besteht das poröse Element 62, welches sich näher bei dem Tintenzufuhranschluss 41 befindet, aus einem porösen Material, welches einen kleineren durchschnittlichen Lochdurchmesser als jenen des porösen Elements 61 aufweist, während das poröse Element 61, welches weiter von dem Tintenzufuhranschluss 41 entfernt angeordnet ist, einen größeren durchschnittlichen Lochdurchmesser als jenen des porösen Elements 62 aufweist.The space or hollow interior defined by the bottom wall 40a, the side wall 40c, the compartment 48 and the lid 50 of the tank body 50 accommodates therein the two porous elements 61, 62 as double layers, which are kept in contact only with the raised surface 44 of the bottom wall 40a, the vertical ribs 47 of the side wall 40c, the compartment 48 and the ribs 51 of the lid 50. Thus, between the porous element 61 and the inner wall surface 50a of the container lid 50 there is a space 50b and this space 50b communicates with the air hole 42. The porous elements 61, 62 have different average hole sizes or diameters. The porous member 61 having a larger average hole diameter is disposed on top of the other porous member 62. Thus, the porous member 62 located closer to the ink supply port 41 is made of a porous material having a smaller average hole diameter than that of the porous member 61, while the porous member 61 located farther from the ink supply port 41 has a larger average hole diameter than that of the porous member 62.
In der auf diese Weise konstruierten Tintenführungsbaueinheit und in dem auf diese Weise konstruierten Tintenbehälter ist die Kapillaranziehung entlang dem Tintenweg allmählich größer, das heißt, allmählich vom porösen Element 61, welches den größeren durchschnittlichen Lochdurchmesser aufweist, zum porösen Element 62, welches den kleineren durchschnittlichen Lochdurchmesser aufweist, und von dort zu den Tintenführungsschlitzen 45a, 45b, 45c, welche in der erhabenen Oberfläche 44 der unteren oder inneren Wandoberfläche 40a des Tintenbehälterkörpers 40 vorgesehen sind, und so zu den Tintenführungsrillen 12b, welche im Tintenzufuhrführungsarm 12d vorgesehen sind, und von da zu Zwischenräumen zwischen der Tintenzufuhrführung 12 und der Drahtführung 13 und schließlich zu dem Zwischenraum zwischen der Tintenzufuhrführung 12 und dem Draht und dem Zwischenraum zwischen der Drahtführung 12 und dem Draht. Die oben genannte Kapillaranziehungseinstellung kann durch Bereitstellen der folgenden Abmessungen erreicht werden:In the ink guide assembly and ink container constructed in this manner, the capillary attraction along the ink path is gradually larger, that is, gradually from the porous member 61 having the larger average hole diameter to the porous member 62 having the smaller average hole diameter, and from there to the ink guide slots 45a, 45b, 45c provided in the raised surface 44 of the lower or inner wall surface 40a of the ink container body 40, and so to the ink guide grooves 12b provided in the ink supply guide arm 12d, and from there to spaces between the ink supply guide 12 and the wire guide 13, and finally to the space between the ink supply guide 12 and the wire and the space between the wire guide 12 and the wire. The above-mentioned capillary attraction adjustment can be achieved by providing the following dimensions:
Durchschnittlicher Lochdurchmesser des porösen Elements 61 0,4 mmAverage hole diameter of the porous element 61 0.4 mm
Durchschnittlicher Lochdurchmesser des porösen Elements 62 0,3 mmAverage hole diameter of the porous element 62 0.3 mm
Breite jedes der Tintenführungsschlitze 45a, 45b, 45c 0,12 mmWidth of each of the ink guide slots 45a, 45b, 45c 0.12 mm
Breite der Tintenführungsrillen 12b 0,1 mmWidth of ink guide grooves 12b 0.1 mm
Zwischenräume zwischen der Tintenzufuhrführung 12 und der Drahtführung 13 0,1 mmClearances between the ink supply guide 12 and the wire guide 13 0.1 mm
Zwischenraum zwischen der Oberfläche, welche das Drahtführungsloch 13a definiert, und dem Draht 0,01 mmClearance between the surface defining the wire guide hole 13a and the wire 0.01 mm
Eine Konstruktion zum abnehmbaren Anbringen des Tintenbehälters 2 wird mit Bezugnahme auf Fig. 1 und 3 beschrieben.A structure for detachably attaching the ink tank 2 will be described with reference to Figs. 1 and 3.
Der Druckerkopfkörper 1 weist einen Kopfrahmen 30 auf, welcher Seitenwände umfasst, die sich von oberen und hinteren Abschnitten des Druckerkopfkörpers 1 weg erstrecken und als Halterungsstütze 31 dienen. Jede der Seitenwände der Halterungsstütze 31 weist ein Halterungsstützenloch 32, eine Blattfeder 36, welche durch zwei senkrechte Ausnehmungen 33a, 33b in der Halterungsstütze 31 definiert wird und welche ein Halterungsbefestigungsloch 34 aufweist, und einen Führungsschlitz 35 auf. Eine Halterung 70a weist auf jeder ihrer entgegengesetzten Seiten einen zylindrischen Vorsprung 71a auf, welcher drehbar in einem Halterungsstützenloch 32 im Kopfrahmen 30 angebracht ist, und einen halbkugelförmigen Vorsprung 72a, welcher in einem Halterungsbefestigungsloch 34 einzugreifen imstande ist. Jeder der Tintenbehälter 2a, 2b weist eine Seite auf, welche näher bei der entsprechenden Halterungsstütze 31 angeordnet ist und einen zylindrischen Vorsprung 49 aufweist, welcher mit einer unteren Kante des entsprechenden Führungsschlitzes 35 einzugreifen imstande ist.The printer head body 1 has a head frame 30 which includes side walls extending from upper and rear portions of the printer head body 1 and serving as a support bracket 31. Each of the side walls of the support bracket 31 has a support bracket hole 32, a leaf spring 36 which is defined by two vertical recesses 33a, 33b in the support bracket 31 and which has a bracket mounting hole 34, and a guide slot 35. A bracket 70a has on each of its opposite sides a cylindrical projection 71a rotatably mounted in a bracket support hole 32 in the head frame 30 and a hemispherical projection 72a capable of engaging in a bracket mounting hole 34. Each of the ink containers 2a, 2b has a side located closer to the corresponding bracket support 31 and a cylindrical projection 49 capable of engaging with a lower edge of the corresponding guide slot 35.
Der Tintenbehälter 2 kann auf folgende Weise an der Halterung 70a befestigt und davon gelöst werden.The ink tank 2 can be attached to and detached from the holder 70a in the following manner.
Die Halterung 70a wird in der in Fig. 3 dargestellten Position gelagert, und der Tintenbehälter 2 wird in die Halterung 70a in der Richtung des Pfeiles C eingeschoben. Zu dieser Zeit muss der Tintenbehälter 2 nicht exakt in der Halterung 70a positioniert werden und kann somit einfach in die Halterung 70a eingeschoben werden. Dann wird die Halterung 70a in Richtung des Pfeiles D gedreht, um den Vorsprung 49 auf jeder der Seiten des Tintenbehälters 2 in Kontakt mit einer Kante des entsprechenden Führungsschlitzes 35 im Kopfrahmen 30 zu bringen, woraufhin der Tintenbehälter 2 in Bezug auf den Kopfrahmen 30 positioniert wird.The holder 70a is stored in the position shown in Fig. 3, and the ink container 2 is inserted into the holder 70a in the direction of arrow C. At this time, the ink container 2 does not need to be precisely positioned in the holder 70a and can thus be easily inserted into the holder 70a. Then, the holder 70a is rotated in the direction of arrow D to bring the projection 49 on each of the sides of the ink container 2 into contact with an edge of the corresponding guide slot 35 in the head frame 30, whereupon the ink container 2 is positioned with respect to the head frame 30.
Der Tintenzufuhranschluss 41 wird nun richtig oberhalb des Arms 12d der Tintenzufuhrführung 12 positioniert, welcher nach oben aus dem Druckerkopfkörper 1 vorragt.The ink supply port 41 is now properly positioned above the arm 12d of the ink supply guide 12, which projects upward from the printer head body 1.
Eine fortgesetzte Drehbewegung der Halterung 70a bewirkt, dass der Arm 12d in den Tintenzufuhranschluss 41 eingreift und in den Tintenbehälter 2 eingeschoben wird. Der halbkugelförmige Vorsprung 72a auf jeder Seite der Behälterhalterung 70a kommt mit den Blattfedern 36 zum Eingriff und spreizt diese auseinander. Die halbkugelförmigen Vorsprünge 72a greifen schließlich in die Befestigungslöcher 34 in den Blattfedern 36 ein, woraufhin die Blattfedern 36 zu den vertikalen Positionen zurückkehren, um die Halterung 70a sicher in ihrer Position festzuhalten. Zu diesem Zeitpunkt sind die Tintenführungsschlitze 45a, 45b, 45c in der unteren oder inneren Wandoberfläche 40a des Tintenbehälters 2 den Tintenführungsrillen 12b im Arm 12d der Tintenzufuhrführung 12 gegenüberliegend angeordnet und bilden auf diese Weise einen Teil des Tintenwegs vom Tintenbehälter 2 zum Druckerkopfkörper 1. Der Tintenbehälter 2 kann in einem Verfahren, welches das umgekehrte des oben beschriebenen Befestigungsverfahrens ist, entfernt werden.Continued rotation of the bracket 70a causes the arm 12d to engage the ink supply port 41 and be inserted into the ink tank 2. The hemispherical projection 72a on each side of the tank bracket 70a comes into contact with the leaf springs 36. The hemispherical projections 72a finally engage the mounting holes 34 in the leaf springs 36, whereupon the leaf springs 36 return to the vertical positions to securely hold the bracket 70a in position. At this time, the ink guide slots 45a, 45b, 45c in the lower or inner wall surface 40a of the ink tank 2 are arranged opposite the ink guide grooves 12b in the arm 12d of the ink supply guide 12, thus forming part of the ink path from the ink tank 2 to the printer head body 1. The ink tank 2 can be removed in a process which is the reverse of the mounting process described above.
Beim Betrieb ragt das ferne Ende des Drahtes durch den Tintenmeniskus, führt Tinte darauf mit und berührt ein Blatt Druckpapier (nicht dargestellt), um die Tinte auf das Druckpapier zu übertragen. Ist der Draht in einer Standby- Position, so ist das ferne Ende davon innerhalb der fernen Endoberfläche 13c der Drahtführung 13 angeordnet, so dass ein Tintenmeniskus vor dem fernen Ende des Drahtes gebildet wird. Demzufolge wird Tinte immer wieder am fernen Ende des Drahtes aufgebracht, während letzterer vorgeschoben und zurückgezogen wird. Der Transfer von Tinte zum fernen Ende des Drahtes 11 und andere Einzelheiten eines Tintendrahtrasterdruckverfahrens werden in EP-A-97.009 beschrieben und daher hier nicht ausführlicher beschrieben.In operation, the distal end of the wire extends through the ink meniscus, carries ink thereon, and contacts a sheet of printing paper (not shown) to transfer the ink to the printing paper. When the wire is in a standby position, the distal end thereof is disposed within the distal end surface 13c of the wire guide 13 so that an ink meniscus is formed in front of the distal end of the wire. Accordingly, ink is repeatedly applied to the distal end of the wire as the latter is advanced and retracted. The transfer of ink to the distal end of the wire 11 and other details of an ink wire screen printing process are described in EP-A-97,009 and are therefore not described in more detail here.
Jedwede überschüssige Tinte auf der fernen Endoberfläche 13c der Drahtführung 13 wird unter Kapillarwirkung in - dem Querschnitt nach - V-förmige Sammelrillen 13b (Fig. 4) gezogen, welche in der vorderen und den seitlichen Oberflächen der Drahtführung 13 vorgesehen sind, und wird zur Tintenzufuhrführung 12 zurückgeführt, ohne das Druckpapier zu verschmieren. Die Rillen 13b sind demnach in der fernen Endoberfläche der Drahtführung 13 vorgesehen und kommunizieren mit dem Drahtführungsloch 13a. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, erstrecken sich die Rillen 13b zum äußeren Umfang der Drahtführung 13, um zur Umgebung hin offen zu sein.Any excess ink on the distal end surface 13c of the wire guide 13 is drawn by capillary action into V-shaped collecting grooves 13b (Fig. 4) in cross section provided in the front and side surfaces of the wire guide 13, and is returned to the ink supply guide 12 without smearing the printing paper. The grooves 13b are thus provided in the distal end surface of the wire guide 13 and communicate with the wire guide hole 13a. As is apparent from Fig. 4, the grooves 13b extend to the outer periphery of the wire guide 13 to be open to the environment.
Der Betrieb des Tintenzufuhrmechanismus des oben genannten Tintendrahtrasterdruckerkopfes wird nunmehr beschrieben.The operation of the ink supply mechanism of the above-mentioned ink wire raster printer head will now be described.
Um eine geeignete Punktdichte zu erzielen, ist es erforderlich, eine geeignete Tintenmenge stabil am fernen Ende des Drahtes aufzubringen. Daher sollte das Drahtführungsloch 13a eine geeignete Größe in der Nähe des fernen Endes des Drahtes aufweisen, und eine geeignete Tintenmenge, ohne Überschuss oder Mangel an Tinte, sollte aus dem Tintenbehälter 2 zugeführt werden.In order to obtain an appropriate dot density, it is necessary to stably apply an appropriate amount of ink to the far end of the wire. Therefore, the wire guide hole 13a should have an appropriate size near the far end of the wire, and an appropriate amount of ink, without excess or shortage of ink, should be supplied from the ink tank 2.
Bei der oben beschriebenen Druckerkopfkonstruktion setzt sich der Tintenführungsweg vom Tintenbehälter 2 zu einer Position in der Nähe des fernen Endes des Drahtes aus Schlitzen, Rillen und Zwischenräumen zusammen. Durch Wählen geeigneter Abmessungen der Breiten der Schlitze, Rillen und Zwischenräume kann die zum Drucken erforderliche Tintenmenge unter Kapillaranziehung zum fernen Ende des Drahtes geführt werden, ohne ein Überlaufen zu bewirken.In the printer head construction described above, the ink guide path from the ink tank 2 to a position near the distal end of the wire is composed of slits, grooves and spaces. By selecting appropriate dimensions of the widths of the slits, grooves and spaces, the amount of ink required for printing can be guided to the distal end of the wire under capillary attraction without causing overflow.
Eine geeignete Tintenmenge kann zugeführt werden, auch wenn die Tintenzufuhr von den Tintenzufuhrrillen 12b auf Grund erhöhten Tintenverbrauchs reduziert ist.An appropriate amount of ink can be supplied even if the ink supply from the ink supply grooves 12b is reduced due to increased ink consumption.
Die Abmessungen der Tintenzufuhrrillen und -zwischenräume, die Lochdurchmesser der porösen Elemente 61, 62 und die Breiten der Schlitze 45a, 45b, 45c werden derart gewählt, dass die Kapillaranziehung entlang dem Tintenweg progressiv größer wird. Daher wird die Tintenzufuhr auf dem Tintenweg nicht unterbrochen, wie unten beschrieben wird.The dimensions of the ink supply grooves and spaces, the hole diameters of the porous members 61, 62 and the widths of the slits 45a, 45b, 45c are selected such that the capillary attraction along the ink path becomes progressively larger. Therefore, the ink supply on the ink path is not interrupted, as described below.
Die Tinte aus dem Tintenbehälter 2 wird mit Fortdauer des Druckvorgangs verbraucht, Tinte fließt aus dem porösen Element 62 durch die Tintenführungsrillen 12b, oder durch die Tintenführungsrillen 12b und die Schlitze 45a, 45b, 45c, in den Druckerkopfkörper 1. Da sich die Tinte zu jenem Zeitpunkt quer über das poröse Element 62 bewegt, ist die Entfernung, welche die Tinte durch das poröse Element 62 zurücklegt, gering und es kommt zu keiner Unterbrechung des Tintenflusses. Wenn Tinte im porösen Element 62 verbraucht wird, kommt es sofort zu einer Druckdifferenz zwischen der Tinte im porösen Element 61 und der Tinte im porösen Element 62, in Folge des Unterschieds ihrer durchschnittlichen Lochdurchmesser, und dieselbe Tintenmenge, welche verbraucht wird, wird aus dem porösen Element 61 zum porösen Element 62 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt kommt es zu keiner Unterbrechung des Tintenflusses, da sich die Tinte quer im und über das poröse Element 61 bewegt. Die Tintenmenge, welche im porösen Element 62 festgehalten wird, entspricht somit im Wesentlichen jener, die abgegeben wurde. Daher wird mit Fortdauer des Druckvorgangs zunächst die Tinte im porösen Element 61 und dann die Tinte im porösen Element 62 aufgebraucht.The ink in the ink tank 2 is consumed as the printing operation continues, ink flows from the porous member 62 through the ink guide grooves 12b, or through the ink guide grooves 12b and the slits 45a, 45b, 45c, into the printer head body 1. Since the ink moves across the porous member 62 at that time, the distance the ink travels through the porous member 62 is small and there is no interruption in the ink flow. When ink in the porous member 62 is consumed, a pressure difference immediately occurs between the ink in the porous member 61 and the ink in the porous member 62 due to the difference in their average hole diameters, and the same amount of ink that is consumed is supplied from the porous member 61 to the porous member 62. At this point, there is no interruption in the flow of ink as the ink moves across and across the porous member 61. The amount of ink retained in the porous member 62 is thus substantially equal to that dispensed. Therefore, as the printing process continues, the ink in the porous member 61 is used up first, followed by the ink in the porous member 62.
Der Tintenführungsmechanismus im Druckerkopfkörper funktioniert derart, dass er denselben Vorteil ermöglicht. Wenn der Tintenfluss im Tintenweg auf Grund von Vibrationen oder dergleichen unterbrochen wird, wird eine Tintenmasse, welche auf diese Weise unterbrochen wurde, vorwärts bewegt, bis sie mit einer vorhergehenden Tintenmasse verbunden ist, da die Kapillaranziehung im Tintenweg größer als im Tintenbehälter ist. Da die Kapillaranziehung in der Nähe des fernen Endes des Drahtes größer als in jenem Abschnitt des Tintenwegs ist, in welchem der Fluss unterbrochen ist, wird keine Tinte vom fernen Ende des Drahtes zurückgezogen, und somit wird die Punktdichte nicht einmal für einen Moment instabil, so dass die gesamte Tinte am fernen Ende des Drahtes aufgebraucht werden kann.The ink guide mechanism in the printer head body functions to provide the same advantage. If the flow of ink in the ink path is interrupted due to vibration or the like, a mass of ink thus interrupted is moved forward until it is connected to a preceding mass of ink, since the capillary attraction in the ink path is greater than in the ink tank. Since the capillary attraction near the far end of the wire is greater than in that portion of the ink path where the flow is interrupted, no ink is drawn back from the far end of the wire, and thus the dot density does not become unstable even for a moment, so that all the ink at the far end of the wire can be used up.
Bei der oben beschriebenen Tintenbehälterkonstruktion werden die mit Tinte getränkten Elemente 61, 62 auf den Rippen 47, 51 im Tintenbehälterkörper 40 getragen. Die mit Tinte getränkten Elemente 61, 62 sind demnach von einer Luftschicht umgeben, welche über das Luftloch 42 mit der Umgebungsluft kommuniziert. Da das Tränken mit Tinte unter niedrigem Druck erfolgt, findet sich in den mit Tinte getränkten Elementen 61, 62 im Wesentlichen keine von der Tinte umschlossene Luftschicht oder -blase. Daher wird jedwede Expansion von Luft im Behälter 2, welche durch einen Anstieg der Temperatur oder eine Reduktion des atmosphärischen Drucks bewirkt wird, durch das Luftloch 42 abgelassen, so dass der Druck im Behälter 2 auf atmosphärischen Druck eingestellt wird und Tinte nicht aus dem Tintenbehälter 2 hinausdrängt.In the ink container construction described above, the ink-soaked elements 61, 62 are supported on the ribs 47, 51 in the ink container body 40. The ink-soaked elements 61, 62 are thus surrounded by an air layer which communicates with the ambient air through the air hole 42. Since the ink soaking is carried out under low pressure, there is essentially no air layer or bubble enclosed by the ink in the ink-soaked elements 61, 62. Therefore, any expansion of air in the container 2 caused by a rise in temperature or a reduction in atmospheric pressure is vented through the air hole 42 so that the pressure in the container 2 is adjusted to atmospheric pressure and ink is not forced out of the ink container 2.
Der Tintenbehälter 2 ist daher gegen ein Ausströmen von Tinte in Folge von Schwankungen der Temperatur und des atmosphärischen Drucks geschützt und ist imstande, Tinte stabil zuzuführen.The ink tank 2 is therefore protected against ink leakage due to fluctuations in temperature and atmospheric pressure and is capable of supplying ink stably.
Der Tintenbehälter 2 und der Tintenführungsweg zum Zuführen von Tinte zum Draht, weisen Abmessungen auf, welche von der Genauigkeit der Formen der Komponenten abhängen. Da die Komponenten einfach mit hoher Maßgenauigkeit geformt werden können, beispielsweise durch Formverfahren, können der Tintenbehälter 2 und der Tintenführungsweg höchst maßhaltig sein und sich für eine stabile Tintenzufuhr eignen. Der Tintenbehälter 2 und der Tintenführungsweg können einfach zusammengebaut werden, da sie sich aus einer kleinen Anzahl von Teilen zusammensetzen. Sie können über einen langen Einsatzzeitraum frei von Verschleiß und Verformung gehalten werden und ihr ursprüngliches Leistungsvermögen zum Teil auf Grund der Schmierung durch die Tinte beibehalten.The ink tank 2 and the ink guide path for supplying ink to the wire have dimensions that depend on the accuracy of the shapes of the components. Since the components can be easily formed with high dimensional accuracy, for example, by molding, the ink tank 2 and the ink guide path can be highly dimensionally stable and suitable for stable ink supply. The ink tank 2 and the ink guide path can be easily assembled because they are composed of a small number of parts. They can be kept free from wear and deformation over a long period of use and can maintain their original performance partly due to lubrication by the ink.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht weist die Tintenführungsrille 12"b ein darin angebrachtes poröses Tintenführungselement 12"e auf, welches als Verlängerung der mit Tinte getränkten Elemente im Tintenbehälter dient. Der Betrieb des Tintenführungselements 12" ist im Wesentlichen derselbe wie jeder des Elements 12 aus Fig. 2.As shown in Fig. 4, the ink guide groove 12"b has a porous ink guide member 12"e mounted therein, which serves as an extension of the ink-soaked members in the ink container. The operation of the ink guide member 12" is essentially the same as that of any of the members 12 shown in Fig. 2.
Fig. 5 ist eine in Einzelteile auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Tintenbehälters 2" als weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Teile des Tintenbehälters aus Fig. 7 sind abgesehen von einem porösen Element 60" dieselben wie jene, welche in Fig. 2 dargestellt werden. Das poröse Element 60" weist eine unterschiedliche vordere und hintere Stärke auf, so dass der dickere Vorderabschnitt, welcher dem Tintenzufuhranschluss 41 benachbart angeordnet ist, durch den Behälterdeckel 50 zusammengedrückt wird, wenn das poröse Element 60" in den Behälterkörper 40 eingeführt wird. Demnach weist, auch wenn das poröse Element 60" gleichförmige Lochdurchmesser aufweist, der Vorderabschnitt davon, welcher dem Tintenzufuhranschluss 41 benachbart liegt, einen kleineren durchschnittlichen Lochdurchmesser auf, wobei der Lochdurchmesser zum hinteren Abschnitt hin, welcher von dem Tintenzufuhranschluss 41 entfernt liegt, progressiv größer wird, zu dem Zeitpunkt, zu dem das poröse Element 60" im Tintenbehälterkörper 40 angeordnet wird. Das poröse Element 60" entspricht von der Struktur her einer Mehrzahl poröser Filmlagen mit unterschiedlichen durchschnittlichen Lochdurchmessern, welche im Tintenbehälterkörper 40" angeordnet werden, wobei die durchschnittlichen Lochdurchmesser vom Vorderabschnitt zum hinteren Abschnitt des Elements 60" hin progressiv größer werden. Demnach ist die Funktion des porösen Elements 60" im Wesentlichen dieselbe wie jene der porösen Elemente 61, 62, welche in Fig. 2 dargestellt werden.Fig. 5 is an exploded perspective view of an ink container 2" as another embodiment of the present invention. The parts of the ink container of Fig. 7 are the same as those shown in Fig. 2 except for a porous member 60". The porous member 60" has a different front and rear thickness so that the thicker front portion, which is located adjacent to the ink supply port 41, is compressed by the container lid 50 when the porous member 60" is inserted into the container body 40. Thus, even if the porous member 60" has uniform hole diameters, the front portion thereof, which is adjacent to the ink supply port 41, has a smaller average hole diameter, with the hole diameter becoming progressively larger toward the rear portion, which is remote from the ink supply port 41, at the time the porous member 60" is disposed in the ink container body 40. The porous member 60" is structurally equivalent to a plurality of porous film layers having different average hole diameters, which are disposed in the ink container body 40", with the average hole diameters becoming progressively larger from the front portion to the rear portion of the member 60". Thus, the function of the porous member 60" is substantially the same as that of the porous members 61, 62 shown in Fig. 2.
Wenngleich bei der Ausführungsform aus Fig. 1 der Tintenbehälter 2 oberhalb des Druckerkopfs 1 angeordnet ist, kann der Tintenbehälter 2 unterhalb der Drähte angeordnet werden, um eine stabile Druckdichte durch das oben beschriebene Tintenführungsverfahren zu erzielen.Although in the embodiment of Fig. 1 the ink tank 2 is arranged above the printer head 1, the ink tank 2 may be arranged below the wires to achieve a stable printing density by the ink guiding method described above.
Bei den oben beschriebenen Konstruktionen kann Tinte durch eine einfache Konstruktion stabil aus einem Tintenbehälter zum fernen Ende eines Drahtes zugeführt werden, und Tinte wird stabil am fernen Ende des Drahtes aufgebracht, um für eine stabile und geeignete Punktdichte zu sorgen. Die Tinte wird im Tintenweg nicht unterbrochen, und das Risiko eines Ausfalls der Zufuhr wird verringert. Die im Tintenführungsweg aufgenommene Tintenmenge ist kleiner als bei einer bekannten Anordnung der Fall wäre, bei welcher ein poröses Element verwendet wird, um Tinte am fernen Ende des Drahtes aufzubringen. Demnach ist die Menge an verschwendeter Tinte, welche nicht zum Drucken verwendet wird, gering, und somit kann im Wesentlichen die gesamte Tinte im Tintenbehälter effizient zum Drucken verwendet werden.In the above-described constructions, ink can be stably supplied from an ink tank to the distal end of a wire by a simple construction, and ink is stably applied to the distal end of the wire to provide a stable and appropriate dot density. The ink is not interrupted in the ink path, and the risk of supply failure is reduced. The amount of ink accommodated in the ink guide path is smaller than would be the case with a known arrangement in which a porous member is used to apply ink to the distal end of the wire. Accordingly, the amount of wasted ink that is not used for printing is small, and thus substantially all of the ink in the ink tank can be efficiently used for printing.
Wenn die Tinte im Tintenbehälter zu Ende geht, oder wenn die Tinte im Tintenbehälter durch Trocknen bei einer hohen Temperatur hochgradig zähflüssig wird, oder wenn die Zufuhr von Tinte auf Grund ihrer Verfestigung ausfällt, kann ein neuer Patronentintenbehälter angebracht werden, so dass frische Tinte unverzüglich zum fernen Ende des Drahtes zugeführt werden kann, um den gewünschten Druckvorgang fortzusetzen.When the ink in the ink tank runs out, or when the ink in the ink tank becomes highly viscous due to drying at a high temperature, or when the supply of ink stops due to its solidification, a new cartridge ink tank can be attached so that fresh ink can be immediately supplied to the far end of the wire to continue the desired printing operation.
Beim oben beschriebenen Druckerkopf findet auf Grund von Schwankungen der Temperatur und des atmosphärischen Drucks kein Tintenfluss statt und eine stabile Tintenpunktdichte ist möglich. Ein unerwünschter Tintenfluss aus dem Tintenbehälter wird verhindert, wodurch ein Beschmieren des Druckpapiers mit unerwünschten Tintenflecken verhindert wird. Keine Tinte dringt in den Druckerkopfmechanismus ein, wodurch eine Fehlfunktion desselben verhindert wird. Der Patronentintenbehälter kann zum Erneuern des Tintenvorrats einfach abgenommen und angebracht werden.In the above-described printer head, no ink flow occurs due to fluctuations in temperature and atmospheric pressure, and a stable ink dot density is possible. Unwanted ink flow from the ink tank is prevented, which prevents the printing paper from being smeared with unwanted ink stains. No ink penetrates the printer head mechanism, thereby preventing it from malfunctioning. The cartridge ink tank can be easily removed and attached to replenish the ink supply.
Da das beschriebene Tintenzufuhrsystem von einfacher Bauart ist, ist der dafür erforderliche Platz gering. In Fällen, in denen sich ein Mehrfarbendruckerkopf oben beschriebener Tintenzufuhrsysteme bedient, können die Tintenzufuhrsysteme für verschiedene Tintenfarben weit voneinander beabstandet werden, so dass ein unerwünschtes Vermischen der Farben vermieden werden kann.Since the ink supply system described is of a simple design, the space required for it is small. In cases where a multi-color printer head uses the ink supply systems described above, the ink supply systems for different ink colors can be spaced far apart from each other so that undesirable mixing of the colors can be avoided.
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