DE3872163T2 - Abgeglichener kapillartintenstrahlschreiber fuer tintenstrahldrucker. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft allgemein Tintenstrahlschreiber für Tintenstrahldrucksysteme und insbesondere solche Schreiber mit erhöhter Tintenreservoir-Kapazität und verbesserten Tintenverteilungseigenschaften.
• Insbesondere bei der Herstellung von wegwerfbaren Schreibern für verschiedene Typen von Tintenstrahldruckern wurden mehrere Vorschläge gemacht, um zu gewährleisten, daß ein im wesentlichen konstanter Druck, der kleiner als der Umgebungsdruck ("Rückdruck") ist, im Tintenreservoir des Schreibers vorhanden ist, wenn die Tinte während der Druckvorgänge vom gefüllten Zustand bis zum Leerzustand des Reservoirs abgegeben wird. Auf diese Weise bleibt die Größe der Tintentröpfchen, die aus einer Düsenplatte des Schreibers ausgestoßen wird, während der Tintenabgabe konstant; ferner verhindert dieser konstante Rückdruck Lecken der Tinte aus der Düsenplatte, wenn der Schreiber inaktiv ist. Ein derartiger Vorschlag zum Schaffen eines im wesentlichen konstanten Rückdruckes im Tintenreservoir eines thermischen Tintenstrahlschreibers ist in der US-PS 4,509,062 von Robert Low beschrieben und beansprucht.
• Während sich der Vorschlag nach dem genannten US-Patent als sehr zufriedenstellend und in mehrerer Hinsicht einzigartig herausgestellt hat, erfordert dieser Vorschlag jedoch einen kollabierenden Balg oder Ballon, um einen im wesentlichen konstanten Rückdruck im Tintenreservoir für einen bestimmten Bereich der Tintenabgabe darin aufrecht zu erhalten. Diese Notwendigkeit eines kollabierenden Balges hat gewisse Nachteile, welche durch die Erfindung vermieden werden sollen, was aus der folgenden Beschreibung deutlich hervorgeht und besser verständlich wird.
• Ein anderer früherer Vorschlag zum Schaffen eines kontrollierten Rückdruckes im Tintenreservoir eines anderen Schreibers der Schablonenbauart verwendet eine sogenannte Kapillar-Kompensations-Technik, bei der das Haupttintenreservoir des Schreibers mit einem kapillaren Tintenströmungspfad bzw. einer Nut verbunden ist. Dieser Pfad oder diese Nut nehmen eine variierende Tintenmenge während der Tintenreservoir-Entleerung auf, um dabei einen im wesentlichen konstanten Rückdruck im Haupttintenreservoir aufrechtzuerhalten. Eine derartige Kapillar-Kompensations-Technik, welche bei einem Schablonenschreiber verwendet ist, ist in der DE-PS 28 44 886 von Witz et al. beschrieben.
• Mag auch die oben beschriebene Technik nach der DE-PS 28 44 886 über ein begrenztes Tintenreservoirvolumen und einen begrenzten Betriebstemperaturbereich geeignet sein, so vermag der beschriebene Schablonenschreiber doch nicht relativ große Tintenreservoir-Volumina bei relativ großen Betriebstemperaturänderungen zu bewältigen. Ferner ist die Kapillarnut-Aufnahmekapazität des in der DE-PS 28 44 886 beschriebenen Schreibers üblicherweise in der Größenordnung von acht bis zehn Prozent der Tintenreservoir-Aufnahmekapa zität; und dieses Verhältnis bedeutet seinerseits eine große Zunahme der Kapillarnut-Kapazität bei entsprechend erwünschten Erhöhungen der Tintenreservoir-Kapazität. Somit bedeutet das Erfordernis von acht bis zehn Prozent der Kapillarnut-Kapazität bezüglich der Tintenreservoir-Kapazität bei der DE-PS eine wesentliche Beschränkung der Schreiberkonstruktion, wenn eine signifikante Vergrößerung des Tintenreservoirs des Schreibers gewünscht ist.
• Ein anderer jüngerer Vorschlag zum Schaffen eines kontrollierten Rückdruckes in einem Tintenreservoir eines wegwerfbaren Tintenstrahlschreibers ist in der EP 87 305 776.4 (EP-A-0 261 764) der Anmelderin (Erfinder: Jeffery Baker et al.) beschrieben. In diesem letztgenannten Vorschlag ist ein vernetzter Polyurethan-Schaum als Tintenspeichermedium sowohl für schwarze als auch für farbige Tintenstrahlschreiber eingesetzt. Diese jüngere Technik des Speicherns von Tinte in einem porösen Medium wie Polyurethan-Schaum führt zu verschiedenen neuen und sinnvollen Verbesserungen und besonderen Vorteilen bezüglich der früherern Balg- oder Ballon-Speichertechnik. Jedoch begrenzt hier das Erfordernis eines porösen Schaums als Speichermedium im Tintenspeicherraum des Schreibers den volumetrischen Tintenspeicher-Wirkungsgrad.
• Gemäß der Erfindung ist ein Tintenstrahlschreiber dadurch gekennzeichnet, daß er ein Schreibergehäuse, enthaltend ein primäres Tintenreservoir und ein sekundäres Tintenreservoir, einen Druckkopf mit einer am Gehäuse angeordneten Tintenausstrahlvorrichtung zum Aufnehmen von Tinte aus dem primären Reservoir während eines Tintenstrahldruckvorganges sowie eine Verbindungsvorrichtung zum Ermöglichen eines Tintenstromes in beiden Richtungen zwischen dem primären Reservoir und dem sekundären Reservoir in Funktion von Änderungen der Umgebungstemperatur aufweist.
• Es ist ein Hauptziel der Erfindung, weitere neue und nützliche Verbesserungen von Tintenstrahlschreibern einschließlich der Aufnahmekapazität des Tintenspeichers ohne Verwendung eines porösen Materials oder anderer Tintenspeichermedien und deren erforderlichen Raumbedarfs im Hauptreservoir des Schreibergehäuses zu schaffen.
• Ein anderes Ziel besteht darin, einen neuen und verbesserten Tintenstrahlschreiber der beschriebenen Bauart zu schaffen, bei dem das Volumen des Tintenspeicherraumes wesentlich gegenüber einem geschäumten Speicher oder anderen ähnlichen Speichermedien von Tintenstrahlschreibern erhöht ist.
• Ein weiteres Ziel besteht darin, einen Tintenstrahlschreiber der beschriebenen Bauart zu schaffen, der mit einem im wesentlichen konstanten Betriebs-Rückdruck über einen vorbestimmten großen Temperaturbereich und während des Betriebs des Schreibers bei der Entleerung vom Vollzustand zum Leerzustand arbeitet.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen neuen und verbesserten Tintenstrahlschreiber der beschriebenen Bauart zu schaffen, der lediglich ein kompensierendes Kapillarrohr-Volumen von nur etwa einem Prozent des Aufnahmevolumens des Haupttintenreservoirs für einen korrekten Rückdruck-Betrieb erfordert.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen neuen und verbesserten Tintenstrahlschreiber der beschriebenen Bauart zu schaffen, der von selbst eine verbesserte und direkte Herstellbarkeit in Großserie erlaubt.
• Die beschriebenen Ziele und weitere Vorteile und neue Merkmale der Erfindung sind durch einen Tintenstrahlschreiber mit einem Tintenspeisegehäuse enthaltend ein primäres Tintenreservoir und ein sekundäres Tintenreservoir erreicht. Ein ausgleichendes Kapillarglied ist in dem Tintenspeisegehäuse angeordnet und umfaßt einen Tintenstrompfad zwischen dem primären Tintenreservoir und dem sekundären Tintenreservoir. Dieses Kapillarglied bewirkt das Saugen von Tinte aus dem primären Tintenreservoir in das oder zum sekundären Tintenreservoir durch Kapillarwirkung wenn die Temperatur und der Druck sich in dem primären Tintenreservoir erhöhen. Wenn umgekehrt Temperatur und Druck in dem Gehäuse abfallen, wird Tinte in das oder zum primären Tintenreservoir zurückgesaugt. Ferner ist das primäre Tintenreservoir mittels eines zweckmäßigen Tintenspeisepfades an einen Tintenstrahldruckkopf zum Speisen von Tinte zu dem Druckkopf während eines Tintenstrahldruckvorganges angeschlossen.
• Der oben beschriebene Abriß, die Ziele, die neuen Merkmale und die damit verbundenen Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung der Zeichnungen:
• Figur 1A ist ein Fluidstrom-Schema zum Verdeutlichen der Vertikalen Kapillarausführung der Erfindung nach Figur 2.
• Figur 1B ist ein Fluidstrom-Schema zum Darstellen des Kapillarsystems Nr. 1 gemäß Figur 3 mit Zweifach-Reservoir.
• Figur 1C ist ein Fluidstrom-Schema zum Illustrieren des Kapillarsystems Nr. 2 nach Figur 4 mit Zweifach-Reservoir.
• Figur 2A ist eine Explosionsdarstellung bei der die Schreiberkonstruktion mit vertikalem Kapillarsystem gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung für einen Mehrfarb-Tintenschreiber.
• Figur 2B ist ein Querschnitt nach der Linie B-B in Figur 2A.
• Figur 2C ist eine teilweise geschnittene Ansicht, welche die Geometrie der ausgleichenden Kapillarrohre bei der Konstruktion nach den Figuren 2A und 2B zeigt.
• Figur 3A ist eine Explosionsdarstellung, welche eine zweite Ausführung der Erfindung darstellt, die im folgenden als Kapillarsystem Nr. 1 mit Zweifach-Reservoir bezeichnet ist.
• Die Figuren 3A, 3B, 3C, 3D und 3E sind Schnitte nach den Linien B, C, D und E in Figur 3A.
• Figur 4A ist eine Explosionsdarstellung einer dritten Ausführung der Erfindung, die im folgenden als Kapillarsystem Nr. 2 mit Zweifach-Reservoir bezeichnet ist.
• Figur 4B ist ein Schnitt nach der Linie B-B in Figur 4A.
• Gemäß Figur 1A umfaßt das dort dargestellte Fluidstrom- Schema einen Tintenreservoirtank 10 aus dem ein Tintenspeiserohr 12 zu einem Druckkopf eines Tintenstrahlschreibers führt. Ein vertikales Kapillarohr 14 ragt unter dem gezeigten Winkel nach oben und verjüngt sich mit zunehmender Höhe des Kapillarrohres 14 zu abnehmenden Querschnitten. Wenn der Druck in dem Tintenreservoir 10 mit entsprechend ansteigenden Temperaturen darin sich erhöht, wird die Tinte 16 im Kapillarohr 14 nach oben gezogen, um einen im wesentlichen konstanten Rückdruck beizubehalten, der im Tinten-Meniskus 18 erzeugt wird und den Druck an derjenigen Stelle darstellt, an der das Schreibergehäuse zum Druckkopf verbunden ist, wobei beide Teile im folgenden detaillierter beschrieben sind. Wenn umgekehrt der Druck im Tintenreservoir 10 abnimmt, bewegt sich die Tinte 16 im Kapillarrohr 14 wieder nach unten und tendiert dazu, den Meniskus 18 bei im wesentlichen konstanten Rückdruck zu halten. Wie im einzelnen in Figur 2 gezeigt ist, kann die Gestalt des Kapillarrohres 14 serpentinenförmige Geometrie mit einem vertikal nach oben vorwärts und rückwärts mäandrierenden Muster für jedes von mehreren Tintenabteilen des Tintenstrahlschreibers haben. Auf diese Weise kann das Aufnahmevermögen des Kapillarrohrs bei einem gegebenen Volumen bedeutend erhöht werden.
• Bei der Ausführung der Erfindung gemäß Figur 1B ist auch der rechte vertikale Abschnitt 20 des Kapillarrohres mit abnehmendem Querschnitt zum Scheitel 22 hin verjüngt und einstückig mit einem linken Kapillarrohrabschnitt 24, der ebenfalls verjüngt ist und in ein zweites Reservoir 26 mit einem eigenen vertikalen Entlüftungs-Kapillarrohr 28 führt. Somit ist bei der Ausführung nach Figur 1B die kapillare Tintenspeicherkapazität im Vergleich zu Figur 1A wesentlich erhöht und umfaßt nun sowohl ein sekundäres Reservoir 26 als auch ein primäres Reservoir 30 und einen Kapillarpfad bedeutender Länge zwischen den Reservoiren 26 und 30. Wenn sich die Tinte im rechten Kapillarrohr 20 nach oben bewegt, wird ein geringfügig negativer Überschuß am Druckkopfteil 32 aufrechterhalten. Diese Bedingung wird selbst nach dem Passieren der Tinte durch den Scheitel 22 und der beginnenden Abwärtsbewegung im Kapillarrohr 24 zum zweiten Tintenreservoir 26 beibehalten.
• Wenn das zweite Reservoir 26 Tinte aus dem Kapillarrohr 24 aufzunehmen beginnt, wird der Druck am Druckkopf 32 geringfügig um den vertikalen Abstand zwischen dem Druckkopf 32 und dem freien Tintenspiegel im zweiten Reservoir 26 positiv. Dies gilt auch für das noch zu beschreibende Schema nach Figur 1C. Bei beiden Ausführungen sollte das zweite Reservoir vertikal so nahe wie möglich zum Druckkopf liegen, um den geringen, jedoch hinnehmbaren positiven Drucküberschuß am Druckkopf zu minimieren, der beim Füllen des sekundären Reservoirs auftritt. Wenn der Druck im primären Reservoir 30 abzunehmen beginnt, wird Tinte aus dem sekundären Reservoir 26 und zurück über die Kapillarrohrabschnitte 24 und 20 in das Haupttintenreservoir 30 gesaugt.
• Wenn es aus konstruktiver Sicht möglich ist, wird das sekundäre Reservoir vorzugsweise unterhalb des Tintenstrahldruckkopfes angeordnet, und diese Konstruktion würde stets gewährleisten, daß der Schreiber mit konstantem Rückdruck arbeitet. Leider ist eine solche Konstruktion nicht immer möglich, weil andere konstruktive Begrenzungen die Gestaltungsfreiheit einengen.
• Die Ausführung gemäß 1C, welche ein Schema der dritten Ausführung der Erfindung nach Figur 4 zeigt, ist im folgenden als kapillares Zweifach-Reservoirsystem der Ausführung Nr. 2 bezeichnet. Diese Ausführung ist alternativ auch als "Sumpfpumpen"-Ausführung bezeichnet und umfaßt ein Kapillarrohr 34 mit sich verjüngendem Querschnitt, das Tinte direkt wie gezeigt zwischen dem Haupttintenreservoir 36 und einem sekundären Tintenreservoir 38 transportiert. Wie in Figur 1B umfaßt das sekundäre Tintenreservoir 38 sein eigenes vertikales Entlüftungsrohr 39, welches zusätzliche Tintenüberlaufkapazität bei dieser Ausführung bereitstellt. Die Tintensäule im Kapillarabschnitt 34 tendiert zum Beibehalten eines im wesentlichen konstanten Rückdruckes auf den Druckkopf 40 in der vorher beschriebenen Weise, wenn Druck- und Temperaturänderungen im Hauptreservoir 36 auftreten. Wie bei der Ausführung nach Figur 1 erzeugt die Tinte im sekundären Reservoir geringfügige, jedoch hinnehmbare positive Drücke und ist entsprechend positioniert. Die Besonderheit bei dieser Ausführung besteht darin, daß das Kapillarrohr 34 im Vergleich zu Figur 1B merklich gekürzt ist; dieses Merkmal erlaubt ein engeres Beieinander des primären und des sekundären Reservoirs im Schreibergehäuse. Die exakte Natur der gesteuerten Kapillarwirkung bei allen Schemata nach den Figuren 1A, 1B und 1C wird anhand der folgenden Beschreibung der drei bevorzugten körperlichen Ausführungen der Erfindung verständlicher.
• Bei allen drei im folgenden beschriebenen Ausführungen wird ein im wesentlichen konstanter "negativer Überhang" oder "Rückdruck" an jeder beschriebenen Druckkopf-Konstruktion sowohl bei Druckbetrieb im Normaltemperaturbereich ("dynamischer Betrieb") und im normalen Ruhezustand oder "statischen" Zustand beibehalten. Im Falle von Übertemperatur und der Aufnahme von Tinte im sekundären Reservoir wird der geringfügig positive Druck am Druckkopf zum großen Teil durch die Geometrie und die Lage des sekundären Reservoirs bestimmt. Jedoch werden bei allen Bedingungen des Schreiberbetriebes bestimmte bekannte Betriebsparameter den auf diesem Gebiet bewanderten Fachmann in die Lage versetzen, die Abmessungen und die Geometrie der Reservoire und Kapillarrohre in solcher Weise zu bemessen, daß die Drücke am Ausgang des Druckkopfes genau gesteuert werden.
• Die Oberflächenspannung, Viskosität und der Benetzungswinkel der Tinte sind für ihre Interaktion bzw. Abhängigkeit von dem verwendeten Werkstoff bei der Konstruktion des Schreibergehäuses bekannt. Unter Verwendung der Parameter der Oberflächenspannung und des Kontaktwinkels zwischen Tinte und Festkörper (Benetzungswinkel) können korrekte Größe und Geometrie der Kapillarrohre gewährleistet und zum steuern der Luftblasenbildung im Hauptreservoir eingesetzt werden. Es ist diese Steuerung der Luftblasenbildung im Hauptreservoir und die gestaltete Kapillarsaugwirkung im Kapillarrohr, die ihrerseits die Steuerung der Drücke im Haupttintenreservoir und am Tintenstrahldruckkopf für die oben beschriebenen beiden Betriebsbedingungen aller drei Ausführungen schafft.
• Beispielsweise wird die Druckregulierung in Betrieb in jedem primären oder Hauptreservoir der drei Ausführungen durch Kombination der Luftblasenbildung in jedem Reservoir erzielt. Im Ruhezustand wird die Druckregelung durch kapillare Saugwirkung im vergindenden Kapillarrohr beibehalten. In der Überlauf-Phase (aufgrund von Temperatur- oder Druckänderungen) ist der Druck durch die geometrische Lage des sekundären Reservoirs in den Zweifach- oder Doppelreservoirsystemen begrenzt.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren 2A, 2B und 2C umfaßt die Explosionsdarstellung nach Figur 2A ein Haupttintenreservoir 42 mit einer Außenwand 44 zur Aufnahme einer Front- oder Stirnplatte 46 in der gezeigten Weise. Die Stirnplatte 46 umfaßt eine einteilige Leiste 48, die wie gezeigt unterhalb einer Bodenwand 49 des Haupttintenreservoirs 42 angeordnet ist. Die rechte, verdeckte Wand 50 der Stirnplatte 46 umfaßt die noch zu beschreibenden serpentinenförmigen kapillaren Tintenpfade, und die Stirnplatte 46 umfaßt ferner einen versetzten unteren, abwärts weisenden Abschnitt 52 zur Aufnahme des Dünnschichtwiderstands-Druckkopfes oder eines äquivalenten Tintenstrahldruckkopfes andere Bauart, der nicht in dieser Figur gezeigt ist. Dieser Druckkopf kann vorteilhaft mit einem flexiblen Schaltungselement oder dergleichen (nicht gezeigt) elektrisch verbunden und davon getrieben sein, welches um die angeschrägte Wand 54 und dann aufwärts längs der Stirnfläche 56 der Stirnplatte 46 gewickelt ist. Das hochstehende Bauteil 58 ist eine Verriegelungsvorrichtung, welche das Verriegeln des Schreibers in einem Schreibwagen oder dergleichen ermöglicht und ein mechanisches Teil darstellt, welches für den Betrieb der Erfindung nicht wichtig ist.
• Eine Rückenplatte 60 schafft eine Abdeckung für eine große Öffnung in der Rückwand 62 des Haupttintenreservoirs 42 und umfaßt mehrere Tintenspeisekanäle 64, 66 und 68, die vorteilhaft als Tintenspeisepfade dreier Tintenabteile (nicht gezeigt) für drei unterschiedliche Farben eingesetzt sind, die im Inneren des Haupttintenreservoirs 42 untergebracht sind. Diese inneren getrennten Abteile sind mittels der Tintenspeiseöffnungen 73, 74 und 75 in der Gehäusewand 44 mit einer entsprechenden Anzahl von Tintenstrahldruckköpfen verbunden, die in dieser Figur nicht gezeigt sind. Eine solche Mehrfachabteil-Bauweise ist im Stand der Technik bekannt und im einzelnen in der EP-A-0 261 764 von Baker beschrieben.
• Gemäß Figur 2B enthält die rechte Wand der Stirnplatte 46 serpentinenförmige Nuten 72, deren Querschnitt mit zunehmender Aufwärtswindung der Nuten in einer kontinuierlichen Bahn von einem Tintenspeiseport 74 zur Deckwand 76 der Stirnplatte 46 abnimmt. Diese Nuten 72 können beispielsweise in Form dreier getrennter kontinuierlicher Kapillarpfade für drei Tintenfarben in einem Dreifarben-Tintenstrahlschreiber ausgestaltet sein. Zwei dieser serpentinenförmigen Kapillarpfade sind in der teilweise geschnittenen Ansicht nach Figur 2C gezeigt. Diese serpentinenförmigen Nuten 72 sind durch die benachbart anliegende Frontwand 78 des Haupttintenreservoirs 42 abgeschlossen, und ein kapillares Tintenspeiserohr 78 erstreckt sich vertikal gemäß Figur 2B nach unten, um Tinte zu einem Dünnschichtwiderstands-Druckkopf 80 oder dergleichen zu fördern, der hier nicht im einzelnen dargestellt ist. Dieser Druckkopf kann von der Bauart in der oben genannten EP-A-0 261 764 von Baker sein.
• Somit strömt, wie oben anhand der Figur 1A beschrieben, Tinte in dem kapillaren Ausgleichs-Entlüftungskanal 72 nach oben, wenn Temperatur und Druck im Tintenreservoir 42 ansteigen, und strömt in dem System 72 nach unten, wenn Druck und Temperatur im Haupttintenreservoir 42 wieder absinken. Diese Aktion hat die Wirkung des Aufrechterhaltens eines im wesentlichen konstanten negativen Rückdruckes am Druckkopf 80 und in dem kapillaren Tintenspeiserohr 78.
• Der weggeschnittene Teil der Darstellung nach Figur 2C zeigt die serpentinenförmige Geometrie der beiden kapillaren Speiserohre 72, welche sich von einem Einlaßport 74 des Haupttintenreservoirs aus aufwärts bis zur Oberseite des Schreibers erstrecken. Der Schreiber nach Fig. 2C umfaßt auch ein Speiserohr 82, das sich von dem Reservoir-Einlaßport 74 nach unten unter einem Winkel zu einem Tintenstrahldruckkopf 80 erstreckt. Beim Verwenden des Tintenstrahlschreibers nach Figur 2 in Mehrfarben-Anwendungen ist ein gesondertes Kapillarrohr 72 für jede Farbe und für Schwarz sowie für eine klare Transportflüssigkeit vorgesehen, falls erwünscht.
• Unter Bezugnahme auf die Figuren 3A bis 3E zeigt die Explosionsdarstellung nach Figur 3A ein Tintenreservoirgehäuseteil 90 mit einem primären Tintenreservoir 92 und einem sekundären Tintenreservoir 94, die wie gezeigt in den oberen und unteren Bereichen des Reservoirgehäuses 90 liegen. Die zum Betrachter hinweisenden äußeren Wandabschnitte 96, 98, 100, 102 und 104 liegen nach der vollständigen Montage des Schreibers direkt an der Rückwand 106 eines zwischengeordneten Kapillarabschnittes 108 an. Der Kapillarabschnitt 108 umfaßt ein vertikales Entlüftungsrohr 110, ein zentral im Kapillarabschnitt 108 gelegenes kapillares Tintenspeiserohr 112 und ein linkerhand angeordnetes kapillares Ausgleichsrohr 114 von umgekehrter U-Gestalt. Diese Rohre 110, 112 und 114 sind hier als Nuten geformt, welche zu der zum Betrachter hinweisenden Oberfläche 118 des Kapillarabschnittes 108 offen sind, jedoch zu geschlossenen Tintenspeiserohren werden, sobald die Frontseite 118 des Abschnittes 108 direkt in Anlage an der rechten Seitenwand 120 einer Stirnplatte 122 des Tintenstrahlschreibers bewegt wird. Im montierten Zustand ist ein Dünnschicht Druckkopf 124 in dem zentral gelegenen versetzten Bereich 126 positioniert, der längs den zur Unterseite weisenden Flächen der vorher beschriebenen Teile, nämlich des zwischengeordneten Kapillarabschnittes 108 und der Stirnplatte 122 ausgebildet ist. Die Stirnplatte 122 umfaßt ein Verriegelungsglied 128, welches das Laden und Entladen des Schreibers in einen Schreibwagen oder dergleichen erleichtert, und ein Tintenfüllstopfen 130 ist wie gezeigt zum Einsetzen in ein Tintenfülloch 132 in der Deckwand 134 des Tintenreservoirgehäuses 90 positioniert. Unter Bezugnahme auf die Figuren 3B bis 3E in Verbindung mit der oben beschriebenen Figur 3A ist der Querschnitt nach Figur 3B durch die Mittelachse des Entlüftungsrohrs 110 gelegt, und das Entlüftungsrohr 110 erstreckt sich von dem sekundären Reservoir 94 und von einem seitlichen Tintenströmungsport 95 bis hinauf zur Deckfläche des Kapillarabschnittes 108. Zusätzlich zum Ermöglichen eines Luftstroms zur Umgebung schafft das Entlüftungsrohr 110 ferner Tintenüberlaufkapazität, wenn das sekundäre Reservoir 94 sich auffüllt und Temperatur und Druck im Schreibergehäuse weiter ansteigen und weiterhin eine Kraft auf die Tinte ausüben und die Tintensäule im Entlüftungsrohr 110 aufwärts bewegen. Eine solche Wirkung würde sich beim Arbeiten oberhalb des Betriebstemperaturbereiches, in welchem der Schreiberbetrieb normalerweise stattfindet, einstellen. Das Entlüftungsrohr 110 entspricht dem vertikalen Kapillarrohr 28 nach Figur 1B.
• Das kapillare Speiserohr 112 nach Figur 3C erstreckt sich von einem horizontalen Tintenreservoir-Zugangsport 136 abwärts zu dem vorher beschriebenen Tintenstrahldruckkopf 124. Dieses Speiserohr 112 ist der Haupttintenkanal zum Speisen von Tinte aus dem Haupttintenreservoir 92 zum Tintenstrahldruckkopf 124.
• Figur 3D zeigt einen Querschnitt längs dem rechten Abschnitt des U-förmigen kapillaren Ausgleichsrohres 114, das sich zwischen einem seitlichen Tintenkanal 138 zum sekundären Tintenreservoir 94 und dem Scheitel 139 des Rohres 114 erstreckt.
• Der Querschnitt nach der Figur 3E ist längs des linken Abschnittes des U-förmigen kapillaren Ausgleichsrohres 114 gelegt und zeigt den vervollständigten Pfad des Tintenflusses vom primären Reservoir 92 zum sekundären Reservoir 94, so daß die Richtung der kapillaren Tintenspeisung in Richtung der in Figur 3E eingezeichneten Pfeile in dieser Figur aufwärts und dann gemäß Figur 3D wieder abwärts in das sekundäre Tintenreservoir 94 verläuft. Somit geschiet erst nach dem Füllen des sekundären Tintenreservoirs 94 und nach dem Strömen der Tinte in Richtung der Pfeile in Figuren 3E und 3D, daß die Tinte in Richtung der Pfeile in der Figur 3B und im Entlüftungsrohr 110 wie gezeigt aufwärts strömt. Dies geschiet nur dann, wenn der Schreiber jenseits seiner Maximaltemperatur arbeitet.
• Das in den Figuren 4A und 4B gezeigte Kapillarsystem mit Zweifach- oder Doppelreservoir Nr. 2 entspricht dem vorher anhand der Figur 1C beschriebenen Schema. In Figur 4A weist das primäre Reservoirgehäuse 140 einen Deckrand oder einen Schwellenabschnitt 142 auf, der sich seitlich auswärts vom Gehäuse 140 wegerstreckt und eine Deckplatte 144 mit einer Schreibwagen-Verriegelungsanordnung 146 der gezeigten Geometrie aufweist. Das Reservoirgehäuse 140 ist einstückig mit einem kapillaren Ausgleichsrohr 148 konischer innerer und äußerer Gestalt verbunden, welches unten in ein sekundäres Tintenreservoirgebiet 150 in dem sekundären Tintenreservoirgehäuse 152 ausläuft.
• Das Gehäuse 152 des sekundären Reservoirs umfaßt auch ein damit einstückiges, nach oben ragendes Entlüftungsrohr 154 konischer äußerer Gestalt wie diejenige des kapillaren Ausgleichsrohrs 148. Das Rohr 154 ist im folgenden als Entlüftungsrohr bezeichnet, weil es zum Entlüften in die Umgebung dient.
• Die Querschnittsdarstellung nach Figur 4B ist durch die Mittelachsen der beiden Rohre 148 und 154 gelegt und zeigt ein kapillares Hauptspeiserohr 156, das sich vom primären Reservoir 158 im Reservoirgehäuse 140 zu einem Druckkopf 164 erstreckt. Der Druckkopf 164 ist an der nach unten weisenden Fläche des Gehäuses 162 des sekundären Reservoirs angebracht.
• Im Betrieb in dem normalen Raumtemperaturbereich wird Tinte direkt aus dem primären Reservoir über das kapillare Tintenspeiserohr 156 zum Tintenstrahldruckkopf 164 gespeist. Unter diesen Betriebsbedingungen wird ein negativer Rückdruck durch die Oberflächenspannung der Luftblasenbildung beibehalten und durch die Geometrie einer Abschirmung 149 verstärkt, welche einen Wall um den Eingang des kapillaren Ausgleichsrohres 148 bildet. Wenn Temperatur und Druck im Tintenreservoirgehäuse 140 über ein gewisses Niveau ansteigen, wird Tinte durch Kapillarwirkung über das kapillare Ausgleichsrohr 148 nach unten in das sekundäre Reservoir 150 gezogen. Wenn Temperatur und Druck im Reservoirgehäuse 140 wieder in Richtung auf den normalen Temperaturbereich abfallen, wird Tinte aus dem sekundären Reservoir 150 aufgrund der Druckreduzierung im primären Reservoir zurück und aufwärts durch das kapillare Ausgleichsrohr 148 in das primäre Reservoir 158 gesaugt. Während dieses Vorganges sorgt das Entlüftungsrohr 154 zu einem Luftstrom in das und aus dem sekundären Reservoir 150 aus der und in die Umgebung.
• Wie in den Figuren 4A und 4B gezeigt, erstreckt sich ein Wall 149 aufwärts vom kapillaren Ausgleichsrohr 148 und dient als Tintenspeicher, der mit Tinte selbst dann gefüllt ist, wenn sich das Tintenniveau im Haupttintenreservoir 140 dem Boden 151 des Schreibergehäuses nähert. Auf diese Weise tritt Luftblasenbildung im durch den Wall 149 gebildeten Reservoir auf, welche den Druck im Hauptreservoirgehäuse 140 selbst dann regelt, wenn das Tintenniveau sich dem Boden 151 nähert. Diese Druckregulierung setzt sich bis zu dem Zeitpunkt fort, bei dem der Tintenstrahlschreiber vollständig von Tinte entleert ist.
• Zahlreiche Abwandlungen können bei den oben beschriebenen Ausführungen im Rahmen der Erfinding getroffen werden. Beispielsweise ist die Erfindung nicht auf die besondere Geometrie oder Anbringungsweise oder den Tintenströmungsmechanismus der Druckköpfe, zum Beispiel des Druckkopfes 164, beschränkt. Diese Dünnschicht-Druckköpfe und dazugehörige Verfahren sind im Stand der Technik bekannt und umfassen üblicherweise ein Dünnschicht-Widerstands-Substrat, eine Zwischensperrschicht, welche individuelle Taschen für Widerstandsheizer oder andere gleichwirkende Transducer bildet, und eine äußere Düsenplatte. Zur weiteren Diskussion solcher Konstruktionen wird auf das Hewlett-Packard Journal, Vol. 38, Nr. 5, Mai 1985 verwiesen. Ferner können der Druckkopf und die Tintenspeisekonstruktion der EP-A-0 261 764 von Baker bei dem oben beschriebenen Schreibergehäuse und den entsprechenden kapillaren Speisekonstruktionen eingesetzt werden.
• Ferner sind viele andere Gestaltungs- und Konstruktions-Abwandlungen möglich, die von den Fachleuten auf diesem Gebiet im Rahmen der Ansprüche ausgewählt werden können. Solche Abänderungen würden -ohne Beschränkung darauf- Abwandlungen der inneren Geometrie des kapillaren Ausgleichsrohrs 148 nach Figur 4 und der Geometrie, Anordnung und Gestaltung des Walls 149 in Figur 4 einschließen. Bei Mehrfarbanwendungen (sowie schwarzen und farblosen Transportflüssigkeiten) sind separate Abteile wie die oben beschriebenen für jede Farbe, schwarze oder klare Flüssigkeit vorgesehen. Die oben beschriebenen Ausführungen nach Figur 3 und 4 zeigen lediglich eine Tintenreservoirkonstruktion für eine einzige Farbe (oder schwarz), und zwar zur Vereinfachung, wobei jedoch die Ansprüche in gleicher Weise auch auf Mehrfarbschreiber sowie Schwarzschreiber oder eine Kombination davon lesbar sind.
• Schließlich wird für eine weitere Diskussion der verwandten Technik mit Schlitz-Tintenspeisung und automatischem Einzelpunktfilmbonden (TAB-Bonden) zur elektrischen Verbindung bei Tintenstrahldruckkopf-Konstruktion und -Montage Bezug genommen auf die US-Patente 4,680,859 und 4,683,481 von S. A. Johnson sowie auf US-Patent 4,635,073 von Gary E. Hanson.

Claims (10)

1. Tintenstrahlschreiber, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Schreibergehäuse, enthaltend ein primäres Tintenreservoir (30) und ein sekundäres Tintenreservoir (26), einen Druckkopf mit einer am Gehäuse angeordneten Tintenausstrahlvorrichtung (32) zum Aufnehmen von Tinte aus dem primären Reservoir (30) währen eines Tintenstrahldruckvorganges sowie eine Verbindungsvorrichtung (20,22,24,34) zum Ermöglichen eines Tintenstromes in beiden Richtungen zwischen dem primären Reservoir (30) und dem sekundären Reservoir (26) in Abhängigkeit von Änderungen der Umgebungstemperatur aufweist.

2. Schreiber nach Anspruch 1, bei dem das sekundäre Reservoir (26) eine rohrförmig gestaltete Zuführung (14) ist, welche sich von dem primären Reservoir (30) zur äußeren Umgebung erstreckt.

3. Schreiber nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das sekundäre Reservoir (26) von primären Reservoir (30) getrennt ist, und die Verbindungsvorrichtung ein nicht-geradliniges Kapillarrohr (20, 22, 24) ist, welches das primäre Reservoir mit dem sekundären Reservoir verbindet.

4. Schreiber nach Anspruch 3, bei dem das nicht-geradlinige Kapillarrohr als Kapillarabschnitt des Gehäuses ausgestaltet und direkt zwischen Öffnungen des primären und des sekundären Reservoirs zum Passierenlassen von Tinte zwischen den Reservoiren angeordnet ist.

5. Schreiber nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das sekundäre Reservoir (38) vom primären Reservoir (36) getrennt ist und damit mittels eines Kapillarrohres (34) verbunden ist.

6. Schreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das sekundäre Reservoir (38) unterhalb des primären Reservoirs (36) angeordnet ist.

7. Schreiber nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das sekundäre Reservoir (38) ein Entlüftungsrohr (39) aufweist, welches sich zur äußeren Umgebung öffnet.

8. Schreiber nach Anspruch 5, 6 oder 7, bei dem ein gesonderter Tintenvorrat um die Öffnung des geraden Kapillarrohrs in das primäre Reservoir vorgesehen ist, um Luftblasenbildung in dem primären Reservoir bei dessen Entleerung von Tinte zu verstärken.

9. Verfahren zum Regeln des Rückdruckes in einem Tintenstrahlschreiber, welches umfaßt:

Vorsehen eines ersten und eines zweiten Tintenreservoirs (30, 26) in einem Schreibergehäuse und Veranlassen eines Hin- und Rückstromes von Tinte zwischen den Reservoiren in Abhängigkeit von Ånderungen der Umgebungstemperatur, wodurch Tinte aus dem Haupt-Tintenreservoir (30) zu einem Tintenstrahldruckkopf (32) unter im wesentlichen konstantem Rückdruck innerhalb eines gewissen Temperaturbereiches gespeist werden kann.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem zusätzlich Luftblasen aus einem kapillaren Tintenstrompfad in das primäre Tintenreservoir eingespeist werden, wodurch eine Druckregelung im primären Reservoir (30) mittels einer Kombination aus Luftblasenbildung darin und der Oberflächenspannung sowie Kapillarwirkung der Tinte in dem kapillaren Tintenstrompfad aufrechterhalten wird.