DE69332387T2 - Tintenstrahlpatrone, Tintenstrahlkopf und Drucker - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsbehälter, einen Behälter, der mit einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf verbunden werden kann, eine Tintenstrahlkopfbaugruppe und ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, das den Behälter verwendet, und welcher mit einem Kopiergerät, einem Faksimilegerät oder jedem anderen Aufzeichnungsgerät, Kommunikationsgerät, Bürogerät, kombiniertem Gerät oder Drucker verwendbar ist.
• Bisher ist eine Tintenpatrone oder ein Tintenbehälter für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät einstückig mit einem Tintenstrahlkopf gefertigt worden, und wenn die Tinte in dem Behälter aufgebraucht ist, werden der einstückige Kopf und Behälter entsorgt. Die Menge der in dem Behälter verbleibenden Tinte wird von der Tintenaufnahmekapazität eines Schwamms (Vakuum erzeugendes Material) bestimmt, welcher den gesamten Raum in dem Behälter ausfüllt und relativ groß ist. Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 87242/1988 offenbart einen solchen Tintenbehälter. Der Tintenbehälter enthält einen Schaumstoff und ist mit einem Tintenstrahlauf zeichnungskopf, welcher eine Vielzahl von Tintenausstoßöffnungen aufweist, einstückig ausgebildet. Um in einem solchen Tintenbehälter die Tinte in dem porösen Material, wie z. B. Polyurethan-Schaumstoff, unterzubringen, werden die Erzeugung des Vakuums und das Zurückhalten der Tinte (Verhindern des Tintenaustritts aus dem Tintenbehälter) durch die Kapillarkraft des Schaumstoffs erreicht. Der Schaumstoff muß jedoch den gesamten Tintenbehälter ausfüllen, so daß die Menge der darin enthaltenen Tinte begrenzt ist und die Menge der nicht nutzbaren Tinte relativ groß ist. Dies bedeutet, daß der Tintennutzungsgrad niedrig ist. Es ist schwierig, die Menge der darin verbleibenden Tinte zu erfassen. Während des Tintenverbrauchs verändert sich außerdem der Unterdrück allmählich, so daß das Beibehalten eines im wesentlichen konstanten Vakuums schwierig ist.
• Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 522/1990 (JP-A-2 000 522) offenbart eine Tintenpatrone, welche im wesentlichen nur Tinte enthält. Im besonderen offenbart sie einen einstückig mit dem Tintenbehälter gefertigten Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, welcher eine erste Tintenkammer zur Aufnahme einer großen Tintenmenge in einer oberen Position und einer kleinen Menge von porösem Material zwischen der Kammer und dem darunter befindlichen Tintenstrahlauf zeichnungskopf aufweist. Es wird dargelegt, daß der Tintennutzungsgrad erhöht wird, weil die Tinte nur in dem Tintenkanal vorliegt, und nicht in dem in der Tintenkammer enthaltenen porösen Material. Außerdem ist eine zweite Tintenkammer, die in der Lage ist, die Tinte aufzunehmen, auf der Seite des porösen Materials angeordnet, welche wirkungsvoll ist, um Tinte aufzunehmen, welche infolge der Luftausdehnung in der ersten Tintenkammer bei Temperaturanstieg (Druckabfall) ausströmende Tinte aufnimmt, um während der Aufzeichnungsoperation einen im wesentlichen konstanten Unterdrück des Aufzeichnungskopfes zu erhalten.
• Wenn bei diesem Aufbau keine Aufzeichnungsoperation erfolgt, wird das poröse Material mit einer sehr großen Tintenmenge aus der ersten Tintenkammer gefüllt, welche eine große Tintenmenge über dem porösen Material enthält, so daß das poröse Material selbst kaum einen Unterdruck erzeugen kann. Aus diesem Grund tritt aus der Öffnung des Tintenstrahlauf zeichnungskopfes bei geringen Stößen Tinte aus und ist daher praktisch ungeeignet. Wenn dieser Behälter als eine auswechselbare Tintenpatrone verwendet wird, welche an einem Tintenstrahlauf zeichnungskopf befestigt ist, kann aus dem porö sen Material Tinte austreten und das ist praktisch ebenfalls ungeeignet.
• Bei einem weiteren Tintenbehälter ist die Tinte abgedichtet in einer Blase enthalten und der Unterdruck der Blase wird durch eine Federkonstruktion konstant gehalten, doch das ist teuer und die Massenproduktion der Federkonstruktion, welche einwandfrei funktionieren soll, ist schwierig. Auf dem Gebiet des Tintenstrahldrucks (berührungsloses Drucken) ist die langersehnte Herstellung kostengünstiger und exakt arbeitender Tintenpatronen bisher nicht gelungen.
• Die Erfinder haben Untersuchungen durchgeführt, entsprechend des Ausstoßens von Tinte aus dem Aufzeichnungskopf während eines Druckvorgangs ausreichend Tinte bereitzustellen und das Austreten von Tinte durch die Ausstoßöffnung, wenn nicht gedruckt wird, zu verhindern. Im besonderen haben die Erfinder einen Behälter vorgeschlagen, welcher eine erste- Kammer aufweist, die Vakuum erzeugendes Material enthält und mit einem Luftkanal versehen ist, und eine zweite Kammer zur Aufnahme im wesentlichen nur der Tinte, die der ersten Kammer zugeführt wird, wobei die zweite Kammer im wesentlichen hermetisch abgeschlossen ist, ausgenommen die Verbindung zu der ersten Kammer.
• Das japanische Dokument Nr. 16385/1985 offenbart einen Aufzeichnungsstift mit einer Aufzeichnungsspitze, welche während der Aufzeichnungsoperation das Aufzeichnungsmaterial berührt. Die Aufzeichnungsspitze hat Tintenabsorbier- und Tintenhaltefähigkeit, und die Tinte wird an die Spitze herangeführt. Demzufolge ist die Aufzeichnungsspitze im Gegensatz zum Tintenstrahlaufzeichnungsgerät der Umgebungsluft ausgesetzt. Dieses japanische Dokument bezieht sich nur auf das Überströmen der Tinte durch die Aufzeichnungsspitze. Es weist als wesentliche Elemente ein erstes Flüssigkeit absorbierendes Material und ein zweites absorbierendes Material auf, welches weniger Tinte als das erste absorbierende Material absorbiert, obwohl es eine geringe Tintenmenge absorbiert, wobei das zweite absorbierende Material über dem ersten absorbierenden Material an einer Stelle näher am Luftkanal in einer zentralen Kammer angeordnet ist, aus welcher die Aufzeichnungsspitze nach unten herausragt und wobei aus den hermetisch abgeschlossenen Tintenaufnahmekammern an die gegenüberliegenden Kammerseiten Tinte zugeführt wird. Wenn bei dieser Konstruktion die im geschlossenen Tintenbehälter vorhandene Luft sich infolge des Anstiegs der Umgebungstemperatur ausdehnt, mit dem Ergebnis, daß die Tinte in den Tintenkammern in das erste absorbierende Material fließt, wird die Tinte, welche das erste absorbierende Material nicht zurückhält, vom zweiten absorbierenden Material absorbiert, so daß Tintenüberlauftröpfchen aus der Schreibspitze verhindert werden können. Es offenbart auch die Bereitstellung einer Nut mit konstanter Breite, welche wirksam wird, wenn eine der beiden abgeschlossenen Tintenkammern nur Luft enthält, um das Austreten sich ausdehnender Luft durch den Luftkanal zu ermöglichen. Die Nut erstreckt sich vom unteren Ende zum oberen Ende auf einer Seitenfläche, welche nicht die Trennwand zwischen der Mittelkammer und dem abgeschlossenen Tintenbehälter ist. Wenn diese für einen Tintenstrahlauf zeichnungskopf verwendet werden sollte, wäre das Austreten von Tinte durch den Luftkanal zu erwarten, was bereits bestätigt wurde. Dieses Lecken entsteht wegen des grundsätzlichen Unterschieds zwischen Berührungsaufzeichnen und berührungslosem Aufzeichnen. Dieses Problem tritt bei Aufzeichnungsstiften nicht auf. Außerdem dient die Nut mit konstanter Breite zur Unterstützung des Tintenausstoßes zusammen mit Luft und deshalb wird das Lecken von Tinte durch den Luftkanal gefördert.
• Außerdem ist der Tintenverbrauch bei beiden Tintenkammern nicht gleich. Wenn eine der Kammern zuerst leer wird, ist trotz der Tatsache, daß eine große Tintenmenge in der ande ren Tintenkammer verbleibt, eine Tintenstrahlauf zeichnungsoperation nicht länger möglich. Das rührt daher, daß eine große Luftmenge in das erste absorbierende Material eindringt und dadurch die Tintenzufuhr unmöglich wird.
• Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Flüssigkeitsbehälter aufgezeigt, der aufweist:
• - eine erste Kammer, die ein Unterdrück erzeugendes Material aufnimmt,
• - eine zweite Kammer, welche im wesentlichen geschlossen ist, mit Ausnahme einer Flüssigkeitsverbindungsöffnung zur Verbindung mit der ersten Kammer, wobei die zweite Kammer einen Aufnahmeraum für Druckflüssigkeit aufweist, welche der ersten Kammer zuzuführen ist,
• dadurch gekennzeichnet, daß:
• die erste Kammer mit einer Luftverbindungsöffnung zur Verbindung mit der Umgebungsluft versehen ist,
• und dadurch, daß:
• die zweite Kammer ein Element aufweist, um die Verformung von Wänden zu verhindern, welche die zweite Kammer ausbilden.
• In einer Ausführungsform zeigt die vorliegende Erfindung einen Behälter auf, der mit einem Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät verbunden werden kann, der eine erste Kammer aufweist, die Unterdruck erzeugendes Material enthält und einen Auslaß aufweist, der bei Verwendung in einem unteren Teil des Behälters angeordnet ist und mit dem Tintenstrahlkopf verbunden werden kann, um Druckflüssigkeit von dem Behälter dem Tintenstrahlkopf zuzuführen, und einen Luftkanal, um zu ermöglichen, daß Umgebungsluft in den Behälter eintritt, eine zweite Kammer, die mit der ersten Kammer mittels einer Verbindungsöffnung in Verbindung ist, die bei Verwendung in dem unteren Teil des Behälters angeordnet ist und einen Druckflüssigkeit-Aufnahmeraum für die erste Kammer ausbildet, und die zweite Kammer, die eine Vorrichtung aufweist, um die Verformung des Behälters zu verhindern oder mindestens zur unterbinden, wenn der Behälter durch den Bediener erfaßt wird.
• Die Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
• Fig. 1 zeigt schematisch und in perspektivischer Darstellung mit Teilschnitt eine Tintenpatrone.
• Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Tintenpatrone.
• Fig. 3 zeigt Beispiele für die Verbindung zwischen der Patrone und dem Zuleitungsrohr.
• Fig. 4 zeigt ein Vergleichsbeispiel.
• Fig. 5 zeigt den Tintenzuführabschnitt der in Fig. 1 dargestellten Patrone.
• Fig. 6 zeigt eine Lagebeziehung zwischen dem Tintenzuführabschnitt und der feinen Verbindungsöffnung.
• Fig. 7 zeigt die Konstruktion der feinen Verbindungsöffnung.
• Fig. 8 zeigt die Gestaltung der Trennwand auf einer Seite der feinen Verbindungsöffnung.
• Fig. 9 zeigt den Zustand des absorbierenden Materials an einem an die Trennwand grenzenden Ende.
• Fig. 10 zeigt den Zustand im Innern des absorbierenden Materials bei Veränderung der Umgebungsbedingung.
• Fig. 11 zeigt ein Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen Tintenstrahlpatrone und zeigt einen Tintenstrahlkopf.
• Fig. 12 zeigt einen Tintenstrahldrucker und einen damit verwendbaren erfindungsgemäßen Druckflüssigkeitsbehälter.
• Fig. 13 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Behälters.
• Fig. 14 zeigt eine Schnittansicht zur Darstellung der zulässigen Einsatzneigung eines erfindungsgemäßen Tintenbehälters.
• Fig. 15 zeigt einen anderen erfindungsgemäßen Tintenbehälter.
• Fig. 16 zeigt Änderungen in dem in Fig. 15 gezeigten Behälter während einer Druckoperation.
• Fig. 17 zeigt den Druck auf die Außenwand des in Fig. 15 gezeigten Behälters.
• Fig. 18 zeigt eine Schnittansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tintenbehälters.
• Fig. 19 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Farbtintenbehälters, der zum besseren Verständnis dargestellt ist.
• Fig. 20 zeigt ein Kurvenbild zur Darstellung einer Beziehung zwischen der Wanddicke und dem Tintenaustritt durch den Außendruck.
• In den Fig. 1-6 wird ein Tintenbehälter zum besseren Verständnis gezeigt, der in einer Wand des mit einem Vakuum erzeugenden Material gefüllten Behälters gegenüber einer Trennwand 5 eine Tintenzufuhröffnung hat, wobei die Trennwand mit der Patronenbodenfläche eine feine Verbindungsöffnung 8 ausbildet.
• Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Tintenbehälter, und Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des Tintenbehälters.
• Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist der Patronenhauptkörper 1 mit einer Öffnung 2 zur Verbindung mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf in einer Position versehen, welche zu der feinen Verbindungsöffnung in der Form eines Spaltes 8 verlagert ist. Die Patrone weist eine Kammer 4 zur Aufnahme des Vakuum erzeugenden Materials 3 und eine Tintenkammer 6 zur Aufnahme von im wesentlichen nur Tinte auf, welcher an einem Bodenabschnitt 11 über den von der Trennwand 5 gebildeten Spalt 8 mit der Kammer 4 in Verbindung steht.
• Bei dieser Konstruktion wird durch die Öffnung 2 Luft zugeführt. Es ist jedoch wichtig anzumerken, daß von der Tintenkammer 6 durch die Verbindungsöffnung 8 in Richtung der Öffnung 2 entlang dem Boden 11 der Tintenpatrone Luft sicher zugeführt wird. Bei der Tintenzufuhr dringt anstelle von Tinte Luft in die Tintenkammer 6 ein. Nachfolgend wird die Druckverformung des Vakuums oder Unterdruck erzeugenden Materials durch das Zuführrohr im druckverformbaren Bereich nahe der Öffnung beschrieben. In Fig. 3 ist ein als Verbindungselement 7 wirkendes Zuführrohr zum Zuführen von Tinte zu dem Tintenstrahlauf zeichnungskopf in einen auswechselbaren Tintenbehälter eingefügt.
• In diesem Zustand wird das Verbindungselement 1 gegen das Vakuum erzeugende Element gedrückt und dadurch das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät betriebsbereit gemacht. An einem Ende des Verbindungselements kann zum Beseitigen von Fremdstoffen in dem Tintenbehälter ein Filter angeordnet werden. Beim Betreiben des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes wird durch die Öffnungen des Tintenstrahlauf zeichnungskopfes Tinte ausgestoßen, woraus eine Tintenabsorptionskraft in dem Tintenbehälter resultiert. Durch die Absorptionskraft wird aus der Tintenkammer 6 durch den Spalt 8 zwischen dem unteren Ende der Trennwand und dem Boden des Tintenbehälters 11 zu der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und dadurch über das Vakuum erzeugende Material 3 und das Verbindungselement 7 Tinte 9 dem Tintenstrahlauf zeichnungskopf zugeführt.
• Durch diese Tintenzufuhr sinkt der Innendruck der Tintenkammer 6 (welcher mit Ausnahme des Spaltes 8 geschlossen ist) und das resultiert in einer Druckdifferenz zwischen der Tintenkanuner 6 und der Kammer mit Vakuum erzeugendem Material. Mit fortschreitendem Aufzeichnen steigt diese Druckdifferenz. Durch einen Spalt 10 zwischen dem Verbindungselement und der Öffnung steht das Vakuum erzeugende Material jedoch mit der Umgebungsluft in Verbindung. Über den Spalt 8 zwischen dem unteren Ende der Trennwand und der Bodeninnenoberfläche 11 des Tintenbehälters wird durch das Vakuum erzeugende Material Luft in die Tintenkammer 4 gesaugt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Druckdifferenz zwischen der Tintenkammer 6 und der Kammer mit Vakuum erzeugendem Material abgebaut. Während des Aufzeichnens wiederholt sich dieser Prozeß, so daß in dem Tintenbehälter ein konstanter Unterdruck (Vakuum) beibehalten wird. Mit Ausnahme der an der Innenwandfläche des Tintenbehälters haftenden Tinte kann im wesentlichen die gesamte Tinte in der Tintenkammer 6 aufgebraucht werden, so daß der Tintennutzungsgrad verbessert wird.
• Wenn kein Aufzeichnen erfolgt, werden die Kapillarkraft des Vakuum erzeugenden Materials selbst (Meniskuskraft an der Grenzfläche zwischen der Tinte und dem Vakuum erzeugenden Material) und dergleichen erzeugt. Besonders bei Beginn des Tintenverbrauchs aus der Tintenkammer ist der Tintenrückhaltezustand im Vakuum erzeugenden Material im wesentlichen stabil. Die in der Tintenkammer gesammelte Luft befindet sich im wesentlichen in einem bestimmten Grad Vakuum, so daß der Druckausgleich in dem Behälter äußerst stabil ist, so daß das Austreten von Tinte aus dem Tintenstrahlauf zeichnungskopf unterdrückt wird.
• Wenn das Vakuum erzeugende Material gemäß dem zu verwendenden Tintenstrahlaufzeichnungskopf zweckentsprechend ausgewählt wird, und wenn das Volumenverhältnis zwischen dem Behälter mit Vakuum erzeugendem Material und der Tintenkammer sachgemäß ausgelegt ist, kann die in Fig. 4 gezeigte Konstruktion verwendet werden.
• Wie Fig. 19 zeigt, können zur Verwendung der Tintenpatrone bei der Farbtintenstrahlaufzeichnung verschiedene Farbtinten (Schwarz, Gelb, Magenta und Zyan) jeweils in separat auswechselbaren Tintenpatronen aufgenommen werden. Wie Fig. 19A zeigt, können diese Tintenpatronen auch zusammengefügt werden. Die auswechselbare Tintenpatrone kann eine separat auswechselbare, häufig verwendete Patrone mit schwarzer Tinte und eine weitere auswechselbare Farbpatrone gemäß Fig. 19B aufweisen. Bezüglich des Tintenstrahlgerätes ist jede Kombination möglich. Um bei dieser auswechselbaren Tintenpatrone das Vakuum zu steuern, sind vorzugsweise folgende Dinge zu optimieren: Material, Gestaltung und Dimensionierung des Vakuum erzeugenden Materials 3, Gestaltung und Dimensio nierung des Rippenendes 8, Gestaltung und Dimensionierung des Spaltes 8 zwischen dem Rippenende 8 und dem Tintenkammerboden 11, Volumenverhältnis zwischen der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und der Tintenkammer 6, Gestaltung und Dimensionierung der Maschenweite des Filters 12 und Oberflächenspannung der Tinte.
• Für das Vakuumerzeugungselement kann jedes bekannte Material verwendet werden, wenn es trotz seines Gewichtes, des Gewichtes der Flüssigkeit (Tinte) und geringer Schwingungen die Tinte halten kann. So gibt es z. B. schwammartiges Material aus Fasern und poröses Material mit offenen Poren. Bevorzugt wird die Form eines Schwamms aus Polyurethan- Schaumstoff, welcher bezüglich des Vakuums und der Tintenhaltekraft leicht einstellbar ist. Besonders im Falle von Schaumstoff kann die Porendichte während dessen Herstellung eingestellt werden. Wenn der Schaumstoff einer thermischen Druckbehandlung zum Einstellen der Porendichte unterzogen wird, erfolgt durch die Wärme ein Zerfall mit dem Ergebnis, daß sich die Beschaffenheit der Tinte ändert und die Aufzeichnungsqualität negativ beeinflußt wird, so daß eine Reinigungsbehandlung erwünscht ist. Um verschiedene Tintenpatronen für verschiedene Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte verwenden zu können, ist eine entsprechende Porendichte der Schaumstoffe erforderlich. Wünschenswert erscheint, daß ein nicht durch thermischen Druck behandelter Schaumstoff mit einer vorbestimmten Anzahl Zellen (Anzahl Poren pro cm) auf eine bestimmte Größe geschnitten und in den Behälter für Vakuum erzeugendes Material gequetscht wird, um die gewünschte Porendichte und Kapillarkraft zu erhalten.
• In dem vorstehend beschriebenen Behälter ist der Spalt zwischen dem Verbindungselement 7 und der Öffnung 2 für das Verbindungselement 7 vorgesehen, um das Eintreten der Luft in den Tintenbehälter zu ermöglichen. Andere Strukturen oder Ausbildungen sind für das Verbindungselement und die Verbin dungsöffnung verwendbar. Wenn das Vakuum erzeugende Material in Form von porösem Material ist, wie z. B. Schwamm, wird bevorzugt, ein Ende des Verbindungselements 7 in einem bestimmten Winkel bezüglich einer Einfügerichtung des Verbindungselements zu neigen, da dann, wie Fig. 3(a) und (b) zeigen, das Trennen des porösen Materials vom Boden des Tintenbehälters beim Einsetzen des Verbindungselements verhindert und der Oberflächenkontakt zwischen Filter und Vakuum erzeugenden Material sicher beibehalten wird. Wenn die Einsatzgröße des Verbindungselements zu groß ist, kann der konische Endabschnitt das Vakuum erzeugende Material abreißen, und demzufolge ist die in Fig. 3(c) gezeigte Konstruktion zu bevorzugen.
• Es wird in Erwägung gezogen, eine Außenwand des Verbindungselementes mit Nuten zu versehen. Wie Fig. 5 zeigt, kann die Ausbildung der Öffnung 2 die Form eines Schlitzes (Fig. 5 (a)), eines Rechtecks (Fig. 5(b)) oder eines Dreiecks ( Fig. 5(c)) haben. Die bevorzugte Ausbildung der Öffnung 2 ist ein Spalt zwischen dem Verbindungselement oder die Ausbildung ist derart, daß sie in Kontakt mit dem Außenumfang des Verbindungselements am Boden der Öffnung (Boden der Tintenpatrone) ist, und daß sie an dem oberen Abschnitt der Öffnung offen ist.
• Wie bereits beschrieben, hat die auswechselbare Tintenpatrone eine Verbindungsöffnung, welche als Lufteintrittsöffnung dient, so daß der Aufbau einfach ist. Die Einschiebegröße des Verbindungselements 7 in die auswechselbare Tintenpatrone wird durch einen Fachmann so festgelegt, daß ein Druckbereich des Vakuum erzeugenden Elements entsteht, um das Lecken von Tinte beim Einsetzen und ein Unterbrechen der Tintenzufuhr beim Aufzeichnen zu verhindern, selbstverständlich unter Beachtung der Gestaltung des Verbindungselementes, des Vakuum erzeugenden Materials und der Gestaltung der Tintenpatrone.
• In der vorstehend beschriebenen Patrone ist die Schaffung eines Luftkanals in der Kammer für Vakuum erzeugendes Material wirkungsvoll, da dann der Bereich des Vakuum erzeugenden Materials, welcher keine Tinte enthält, einfach nahe dem Lufteintrittskanal liegt. Die Zuverlässigkeit des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes bei Änderung der Umgebungsbedingung wird verbessert. Gestaltung und Dimensionierung des Spaltes 8 zwischen dem Ende der Trennwand und dem Tintenpatronenboden sind nicht begrenzt. Wenn dieser Spalt jedoch zu klein ist, ist die Meniskuskraft der Tinte zu groß, doch obwohl das Lecken der Tinte durch die Verbindungsöffnung verhindert werden kann, wird die Tintenzufuhr zum Behälter mit Vakuum erzeugendem Material schwierig, so daß während des Aufzeichnens eine Unterbrechung der Tintenzufuhr möglich ist. Wenn er zu groß ist, tritt das Gegenteil ein, so daß die Höhe zur Trennwand der feinen Verbindungsöffnung vorzugsweise größer ist eine durchschnittliche Porengröße des Vakuum erzeugenden Materials (durchschnittliche Porengröße nahe der feinen Verbindungsöffnung) (bevorzugt praktisch nicht geringer als 0,1 mm) und nicht größer als 5 mm. Zum Zwecke einer weiteren Stabilisierung werden nicht mehr als 3 mm bevorzugt. Fig. 7 zeigt ein Beispiel für die Gestaltung des Spaltes 8. Dabei zeigt Fig. 7(a) die stabilste Konstruktion und Gestaltung.
• Sie weist über die gesamte Patronenbreite eine konstante Höhe auf. Die Fig. 7(a), (b) und (c) zeigen Beispiele, bei welchen der Verbindungsabschnitt nur eine bestimmte Größe der Gesamtbreite der Patrone ausmacht und gewellt ist. Diese Konstruktion erweist sich als effektiv, wenn das Gesamtvolumen der Patrone groß ist. Fig. 7(d) zeigt ein Beispiel mit tunnelförmigen Verbindungsabschnitten, über welche die Tinte leicht in das Innere der Patrone gebracht wird und die Lufteinleitung konzentriert werden kann. Bei den in den Fig. 7(e) und (f) gezeigten Beispielen ist entlang einer senkrechten Richtung auf der Trennwand im Tintenbehälter ein Rücksprung erzeugt. Bei dieser Konstruktion wird die zum unteren Ende der Trennwand gelangte Luft durch den Rücksprung wirkungsvoll in die Tintenkammer geleitet, wodurch die Luftzufuhreffektivität steigt.
• Der Spalt 8 wird auch unter Beachtung der Position der Verbindungsöffnung bestimmt. Wie aus den Fig. 10(a) und (b) zu erkennen ist, liegt beim Beispiel (a) das Trennwandende unter dem unteren Ende der Verbindungsöffnung, so daß die im Vakuum. erzeugenden Material gehaltene Tinte unter das untere Ende der Verbindungsöffnung gelangt und demzufolge der Leckage verhindernde Effekt ausreichend ist. Im Beispiel (b) liegt das Ende der Trennwand höher als das untere Ende der Verbindungsöffnung, so daß die im Vakuum erzeugenden Material gehaltene Tinte über das untere Ende der Verbindungsöffnung gelangt und demzufolge der Leckage unterdrückende Effekt nicht ausreicht. Daher ist zu bevorzugen, daß die Position des Endes der Trennwand durch sachgemäße Bestimmung der Dimensionierung des Spalts 8 nicht höher liegt als das untere Ende der Verbindungsöffnung. Obwohl die Höhe des Spaltes 8 von der Gestaltung und Dimensionierung der auswechselbaren Tintenpatrone abhängig ist, wird die Höhe des Spalts 8 im Bereich 0,1-20 mm gewählt. Bevorzugt wird jedoch ferner ein Bereich von etwa 0,5-5 mm. Das Trennwandende kann beliebig gestaltet werden, wenn die Lage zur Verbindungsöffnung beachtet wird, wie aus den Fig. 8(a)-(h) zu erkennen ist.
• Was die Grenze zwischen dem Ende der Trennwand 5 und dem Vakuum erzeugenden Material 3 anbetrifft, sind verschiedene Konstruktionen möglich. Das zeigt Fig. 9. Bei den in den Fig. 9(a)-(d) gezeigten Konstruktionen wird das Vakuum erzeugende Material nicht vom Ende der Trennwand zusammengedrückt und die Dichte des Vakuum erzeugenden Materials örtlich nicht vergrößert, so daß der Tinten- und Luftstrom relativ gleichmäßig ist, und das ist für das Hochleistungsauf zeichnen oder Farbaufzeichnen zu bevorzugen. Dagegen wird bei den in den Fig. 9(e) und (f) gezeigten Beispielen das Vakuum erzeugende Material 3 vom Ende der Trennwand zusammengedrückt und dadurch die Materialdichte erhöht, so daß der Tinten- und Luftstrom behindert werden, aber Tintenleckage oder ähnliches bei leichter Veränderung der Umgebungsbedingung effektiv verhindert werden kann. Auf der Grundlage des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, für welches die Tintenpatrone verwendet wird, und der Umgebungsbedingung, unter welcher die Tintenpatrone verwendet wird, wählt ein Fachmann die geeignete Konstruktion sachgemäß aus.
• Das Volumenverhältnis zwischen der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und der Tintenkammer 6 wird unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen bestimmt, unter welcher die Tintenpatrone zusammen mit dem Tintenstrahlauf zeichnungsgerät zum Einsatz kommt. Auch die Beziehung zum verwendeten Vakuum erzeugenden Material ist von Bedeutung. Um den Tintennutzungsgrad zu verbessern, ist eine Vergrößerung des Tintenkammervolumens erwünscht. In diesem Fall ist ein Vakuum erzeugendes Material, welches ein hohes Vakuum erzeugen kann (Schwamm mit hohem Kompressionsverhältnis), sehr effektiv. Praktisch werden Verhältnisse von 1 : 1-1 : 3 bevorzugt. In einem solchen Fall steigt die Vakuum erzeugende Leistung des Vakuum erzeugenden Elements mit der Vergrößerung des relativen Tintenkammervolumens.
• Gestaltung, Dimensionierung und Maschenweite des Filters können von einem Fachmann in Abhängigkeit vom Tintenstrahlaufzeichnungsgerät in Verbindung mit der verwendeten Tintenpatrone zweckentsprechend bestimmt werden. Um das Verstopfen der Düse durch die von der Tintenpatrone eingeleiteten Fremdstoffe zu verhindern, muß deren Durchflußfläche kleiner als die Größe der Öffnung sein.
• Wenn in der Tintenpatrone mit einer Tintenkammer als geschlossenes System bei deren Einsetzen in das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät eine Veränderung der äußeren Umgebungsbedingungen in Form eines Temperaturanstiegs oder eins Druckabfalls eintritt, erfolgt das Ausdehnen der Luft und der Tinte in der Tintenkammer, wodurch die verbliebene Tinte aus der Tintenpatrone ausgestoßen wird und ein mögliches Tintenlecken entsteht. Bei der beschriebenen auswechselbaren Tintenpatrone wird jedoch das Volumen der Luftausdehnung in der geschlossenen Tintenkammer einschließlich der Tintenausdehnung (obwohl die Menge gering ist) in Übereinstimmung mit der größten Veränderung der Umgebungsbedingungen eingeschätzt, und die Menge der aus der Tintenkammer verdrängten Tinte wird in der Kammer mit dem Vakuum erzeugenden Material aufgenommen. In diesem Fall ist es sehr wirksam, in der Kammer mit dem Vakuum erzeugenden Material außer der Verbindungsöffnung noch einen Luftkanal vorzusehen, wie die Fig. 10(c) und (d) zeigen, da dann die durch die Luftausdehnung aus der Tintenkammer austretende und in das Vakuum erzeugende Material gedrängte Tinte zu diesem Luftkanal gelenkt werden kann. Die Lage des Luftkanals ist nicht begrenzt, wenn sie höher angeordnet ist als die Verbindungsöffnung des Behälters mit Vakuum erzeugendem Material. Um jedoch den Tintenfluß im Vakuum erzeugenden Material bei Veränderung der Umgebungsbedingungen fernab von der Verbindungsöffnung ablaufen zu lassen, ist zu bevorzugen, den Luftkanal von der Verbindungsöffnung entfernt anzuordnen. Anzahl, Gestaltung und Größe des Luftkanals werden unter Beachtung der Tintenverdampfung oder ähnlicher Vorgänge von einem Fachmann entsprechend festgelegt.
• Während des Transportes der Tintenpatrone ist es ratsam, die Verbindungsöffnung und/oder den Luftkanal mit einem Abdichtelement hermetisch zu verschließen, um das Verdampfen von Tinte zu verhindern oder auf das Ausdehnen der Luft in der Tintenpatrone vorbereitet zu sein. Das Abdicht element kann eine einzelne Sperrschicht sein, welche auf dem Verpackungsgebiet als Sperrmaterial bezeichnet wird, ein Plastverbundfilm aus mehreren Schichten oder ein solches Material, das durch Papier oder Tuch verstärkt ist, oder weiteres Verstärkungsmaterial oder Aluminiumfolie sind zu bevorzugen. Ratsam ist, eine Klebschicht des gleichen Materials zu verwenden, aus welchem der Hauptkörper der Tintenpatrone hergestellt ist, um das Sperrmaterial durch Schmelzen zu fixieren und dadurch das hermetische Abdichten zu verbessern.
• Um das Verdampfen von Tinte aus der Tintenpatrone und das Eindringen von Luft in die Patrone zu verhindern, ist es wirkungsvoll, die Luft nach dem Einfügen der Tintenpatrone aus der Verpackung zu entfernen. Das Verpackungselement kann vorzugsweise aus dem gleichen Sperrmaterial wie das Abdichtelement hergestellt sein, jedoch unter Beachtung der Durchlässigkeit für Flüssigkeit und Luft.
• Durch entsprechende Auswahl der Verpackung tritt während des Transports der Tintenpatrone keine Tinte aus dieser aus.
• Als Material für den Hauptkörper der Tintenpatrone kann jedes bekannte formbare Material verwendet werden, sofern es keinen negativen Einfluß auf die Tintenstrahlaufzeichnungstinte hat oder sofern es entsprechend behandelt wurde, um diesen Einfluß zu verhindern. Die Produktivität bei der Herstellung der Tintenpatrone wird ebenfalls in Betracht gezogen. So ist z. B. der Hauptkörper der Tintenpatrone in einen unteren Abschnitt 11 und einen oberen Abschnitt unterteilt, und beide werden jeweils einstückig aus Kunstharzmaterial formgebend erzeugt. Das Vakuum erzeugenden Materials wird in diese eingebracht und daraufhin erfolgt die Schmelzverbindung des oberen Abschnitts mit dem unteren Abschnitt und somit die Herstellung des Hauptkörpers der Tintenpatrone. Wenn als Kunstharz transparentes oder halbtransparentes Material verwendet wird, kann die Tinte in dem Tintenbehälter von au ßen beobachtet und dadurch der Zeitpunkt für das Auswechseln der Tintenpatrone vorausbestimmt werden. Um das Schmelzen des Verbindungsmaterials zu erleichtern, wird ein vorstehender Abschnitt bevorzugt.
• Vom Gestaltungsgesichtspunkt aus gesehen kann die Außenoberfläche des Hauptkörpers der Tintenpatrone genarbt sein.
• Das Einfüllen der Tinte kann durch ein Druck- oder Druckreduktionsverfahren erfolgen. Bevorzugt wird das Einbringen einer Tinteneinfüllöffnung in eine der Kammern des gesamten Aufnahmekörpers, da dann die Tintenpatronenöffnung nicht verunreinigt wird. Nach dem Einfüllen der Tinte wird die Tinteneinfüllöffnung mit einem Kunststoff- oder Metallstopfen verschlossen.
• Gestaltung, Dimensionierung oder dergleichen der Tintenpatrone können ohne Abweichung vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abgewandelt werden.'
• Wie bereits beschrieben, erweist sich die auswechselbare Tintenpatrone beim Transport als zuverlässig, so daß mit der einfachen Konstruktion eine hocheffektive Tintenpatrone bereitgestellt wird.
• Das entsprechende Vakuum vom Nutzungsbeginn bis zum Nutzungsende der Patrone kann sowohl beim Aufzeichnen als auch während der aufzeichnungsfreien Zeit bei Gewährleistung des Hochleistungsaufzeichnens beibehalten werden. Unter den Umgebungsbedingungen für den Einsatz des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts kann die Wahrscheinlichkeit des Tintenaustritts minimiert werden.
• Die beschriebene auswechselbare Tintenpatrone ist einfach zu handhaben, so daß bei deren Einsetzen in das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät kein Austreten von Tinte zu verzeichnen und die Möglichkeit einer falschen Handhabung nahezu ausgeschlossen sind.
• Fig. 11 zeigt ein Herstellungsverfahren für einen Tintenbehälter oder eine Tintenpatrone. Ein Hauptkörper der Patrone (links unten schraffiert) weist eine Trennplatte 61 und zwei durch die Trennwand 5 getrennte Kammern auf. Ein als Vakuum erzeugendes Material dienendes Tintenabsorptionsmaterial 4 wird in den neben der Öffnung 2 liegenden Kammerabschnitt eingebracht. Danach wird ein als Abdeckelement dienende Bodenelement 11 mit dem Hauptkörper vereinigt. Diese Figur zeigt auch den Zustand, in welchem der Aufzeichnungskopf HD mit der Tintenkammer 1 verbunden ist. Die Tintenkammer 1 wird durch einen Behälter ausgebildet, der durch eine Trennwand 5 in zwei Kammern geteilt ist, und der Bodenabschnitt wird von einem flachen Bodenelement 11 abgedeckt, welches den Boden der Tintenkammer bildet.
• Der Luftkanal 10 ist in der gleichen Fläche vorhanden, in welche auch die Öffnung 2 eingebracht ist, doch dieser liegt über der Öffnung.
• Der als Zulaufrohr dienende Verbindungsabschnitt 7 wird in die Öffnung des Tintenbehälters eingesetzt und auf diesen der Aufzeichnungskopf montiert. Der Verbindungsabschnitt 7 ist geschrägt, so daß dessen oberer Abschnitt weiter vorsteht als der untere Abschnitt. Der Tintenkanal im Verbindungsabschnitt ist hornförmig nach oben gerichtet, wie diese Figur zeigt. Durch diese Konstruktion kann die Tinte vom Tinte absorbierenden Material dem Aufzeichnungskopf auf geeignete Weise zugeführt werden.
• Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät weist ein Wärme erzeugendes Element 72 zur Erzeugung der für das Ausstoßen der Tinte durch Ausstoßöffnungen 71 der Düsen 73 auf, wobei die Wärmeenergie wirksam ist, die Zustandsänderung der Tinte hervor zurufen. In diesem Fall können besonders beim Farbaufzeichnen hochdichte und feine Bilder durch die stabile Tintenzufuhr erzeugt werden, insbesondere im Fall der Farbaufzeichnung.
• Wie bereits beschrieben, werden während des Transports der Tintenpatrone eine hohe Zuverlässigkeit und dadurch ein hoher Tintennutzungsgrad erreicht.
• Außerdem wird vom Beginn bis zum Ende der Patronennutzung sowohl beim Aufzeichnen als auch in aufzeichnungsfreier Zeit ein geeignetes Vakuum beibehalten und dadurch Hochleistungsaufzeichnen gewährleistet. Außerdem kann beim Betreiben des Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes das Lecken von Tinte verhindert werden.
• Die auswechselbare Tintenpatrone ist auch leicht zu handhaben, und beim Montieren oder Demontieren der Patrone am bzw. vom Tintenstrahlaufzeichnungsgerät tritt keine Tinte aus. Demzufolge werden beim Montieren der Patrone Fehler vermieden.
• Nachfolgend wird das Herstellungsverfahren der Tintenpatrone weiter beschrieben. Wenn die geschlossene Tintenkammer (obwohl zwischen der Tintenaufnahmekammer oder dem Behälter und der Kammer mit dem Unterdruck erzeugenden Material die feine Verbindungsöffnung vorhanden ist, strömt nur Tinte aus, wenn Luft und Tinte miteinander ausgetauscht werden) und die Kammer mit dem Vakuum erzeugenden Material einstückig formgebend erzeugt sind, wird durch die Öffnung 13 in dem Abdeckelement 11 auf der Seite der Tintenbehälterkammer Tinte zugeführt. Erfolgt das Zuführen auf diese Weise, nimmt ein großer Teil des Vakuum erzeugenden Materials 4 Tinte durch die feine Verbindungsöffnung auf.
• Der Bereich des Vakuum erzeugenden Materials 4 neben dem Luftkanal wird jedoch nicht mit Tinte beliefert, um dadurch einen tintenfreien Bereich zu schaffen. Danach wird die Öffnung 13 mit einer Kugel 14 abgedichtet. Dann werden die Öffnung 2 und der Luftkanal mit demselben Abdicht element S verschlossen (es können aber auch separate Elemente sein).
• Fig. 12 zeigt eine solche erfindungsgemäße Tintenstrahlpatrone vor dem Nutzungsbeginn. In dieser Figur ist die Tintenkammer 6 mit einer Tinte gefüllt.
• Fig. 12 zeigt die Tintenstrahlpatrone 1 im geschlossenen Zustand zusammen mit dem Drucker, der diese verwendet. Ein Bereich 3A des Vakuum erzeugenden Materials in der Nähe des Luftkanalabschnitts 10 enthält in einem oberen Abschnitt der Patrone keine Tinte. Ein Bereich 3B des Vakuum erzeugenden Materials unterhalb des Bereiches 3A wird beim Einsetzen des Tintenzufuhrrohrs (nicht dargestellt) zusammengedrückt. Der übrige Bereich des Vakuum erzeugenden Materials, außer diesen Bereichen 3A und 3B, wird von außen nicht beeinflußt und dient einfach als Tintenhaltebereich. Der Bereich 3B ist in Gegenüberlage der Öffnung 2 für die Tintenzufuhr zu dem Aufzeichnungskopf, welcher auf derselben Fläche, aber unterhalb des Luftkanals 10 angeordnet ist. Die Öffnung befindet sich oberhalb der feinen Verbindungsöffnung 8, und es wird der vorstehend beschriebene Aufbau verwendet. Die in Fig. 12 gezeigte Patrone 1 wird durch Entfernen des Abdichtelements S einsatzbereit gemacht. Da der Bereich A die Tinte nicht hält, tritt keine Tinte aus, selbst wenn beim Entfernen des Abdichtelements Schwingungen oder Druckveränderungen einwirken.
• In diesem Tonerbild wird im Bereich des Vakuum erzeugenden Elements in der Nähe des Luftkanals oder Luftverbindungsöffnung keine Tinte gehalten, unabhängig davon, ob die Tintenpatrone verwendet oder nicht verwendet wird. Dadurch kann selbst bei Veränderung der Umgebungsbedingung das Austreten von Tinte aus der Tintenpatrone durch den Luftkanal verhindert werden. Besonders dann, wenn das Abdichtelement den Luftkanal verschließt, kann das Ablösen des Abdichtelements verhindert werden. Während des Einsatzes ermöglicht der tintenfreie Bereich die Luftzufuhr entsprechend dem Tintenverbrauch, so daß die Veränderung des Vakuums in der Tintenpatrone unterdrückt werden kann. Wenn der Bereich des Vakuum erzeugenden Materials in der Nähe des Luftkanals trotz allem nie von Tinte benetzt wird, ist es ratsam, die Tintensickergeschwindigkeit zu reduzieren. Dieser Bereich kann aber vorher durch Tinte benetzt, daraufhin kann die Tinte aber wieder aus diesem Bereich entfernt werden.
• In den vorstehend beschriebenen Behältern befindet sich die Tintenzufuhröffnung oder der durch das Tintenzuleitungsrohr zusammengedrückte Teil des Vakuum erzeugenden Materials (zusammendrückbar) auf einer Seite in Gegenüberlage der Trennwand, welche die feine Verbindungsöffnung ausbildet, wodurch der effektive Tintenzufuhrkanal in dem Vakuum erzeugenden Material in der zweiten Aufnahmekammer stabil ausgebildet werden kann. Eine weitere Stabilisierung ist durch Anordnen der Tintenzufuhröffnung über der feinen Verbindungsöffnung in bezug auf die Bodenfläche der Tintenpatrone möglich.
• Auf Grund dieser Anordnung kann die Tintenbewegungsrichtung im wesentlichen gleichbleibend erhalten werden, und demzufolge ist ein vollständiger Verbrauch der in der zweiten Kammer, d. h. der Tintenbehälterkammer, vorhandenen Tinte möglich. Nachdem die Tinte in der Tintenbehälterkammer verbraucht ist, bewegt Luft die Tinte von der Trennwand in Richtung Öffnung und hebt dadurch das Vakuum in der Tintenbehälterkammer auf, so daß die Tinte im Vakuum erzeugenden Material weiter verbraucht werden kann und dadurch die nicht nutzbare Tintenrestmenge minimiert wird.
• Es gibt einen Bereich des Vakuum erzeugenden Materials, welcher nicht vom Zuleitungsrohr zusammengedrückt wird, und einen Bereich, welcher vom Zuleitungsrohr in dieser Reihenfolge in einer Richtung von der Trennwand, welche die feine Verbindungsöffnung zu deren Seitenfläche ausbildet, zusammengedrückt wird, so daß der nicht zusammengedrückte Bereich einen Einwegtintenkanal bildet, wodurch die Tintenhaltekapazität des zusammengedrückten Bereichs die verbleibende Tintenmenge weiter reduzieren kann.
• Der Tintenstrahldrucker ist mit einer Vorrichtung HR zum Regenerieren des Aufzeichnungskopfes ausgerüstet, welche das Tintenausstoßen oder das Absaugen von Tinte mittels einer Saugvorrichtung automatisch oder von Hand als Reaktion auf die Anordnung der Patrone 1 ermöglicht. Dadurch kann der Tintenzustand im Vakuum erzeugenden Material vor Beginn der Druckoperation korrigiert werden. Demzufolge ist die Patronenleistung unabhängig vom Zustand, in welchem die Patrone angeordnet ist, von Druckbeginn an stabil.
• Bei der mit Bezug auf Fig. 12 beschriebenen Tintenpatrone, welche an dem an einem Abtastschlitten CR montierten Tintenstrahlkopf HR befestigt ist, wurde das Abdichtband abgenommen. Die auf dem Schlitten CR montierte Patrone nimmt durch die Öffnung 2 das Tintenzuleitungsrohr auf, durch welches das Vakuum erzeugende Material 3 im zusammendrückbaren Bereich 3b zusammengedrückt wird. Das Vakuum erzeugende Element 3 wird in Richtung der feinen Verbindungsöffnung 8 verformt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Montieren des Behälters durch eine Erfassungsvorrichtung (nicht dargestellt) in der Form einer mechanischen oder elektrischen Erfassungsvorrichtung erfaßt, welche an die Drucksteuereinheit CC ein Montagesignal IT sendet. Auf dieses Signal hin wird vor dem Druckbeginn die Regeneriervorrichtung HR betätigt, um Tinte aus dem Tintenbehälter auszustoßen, wodurch der Zustand der Tinte in der Tintenpatrone verbessert wird.
• In Fig. 13(A) ist eine erfindungsgemäße Tintenstrahlpatrone gezeigt, welche eine Abwandlung der in Fig. 12 gezeigten ist, in welcher die Innenfläche der Tintenaufnahmekammer abgewandelt ist, und deren oberer Teil entsprechend in einen Raum 22 abgewandelt ist. Die Innenfläche 20 ist eine gekrümmte Oberfläche, welche von der feinen Verbindungsöffnung 8 weg ansteigt. Dieser Aufbau ist wirkungsvoll, um in das Vakuum erzeugende Material 3 feine Tintentröpfchen zuzuführen, die durch die Oberflächenspannung der Tinte an der Wand der Innenfläche 20 rückständig sind, und auch einen Griff 21 für den Bediener anzuordnen, wodurch die Verformung der Tintenkammer bei deren Handhabung vermieden wird.
• Fig. 13(B) zeigt eine andere Abwandlung, in welcher die Trennwand 51 so geneigt ist, daß das Fassungsvermögen in der Tintenaufnahmekammer größer als in der Kammer mit dem Vakuum erzeugenden Material ist. Fig. 13(C) zeigt einen Teil eines Behälters, welcher nach dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren erzeugt ist. Ein Abdeckelement 11, das den Freiraum oder Spalt 8 mit der Trennwand 51 definiert, ist zwischen Seitenplatten 101 und 100 des Patronenhauptkörpers eingefügt und fest angeordnet. Mit einem Bezugszeichen 5E ist ein Ende des Abdeckelements 11 bezeichnet. In dem Fall der Fig. 13(C) ist der Freiraum SP nicht gleichbleibend, wenn die Verbindung nicht gleichmäßig ist.
• Im Hinblick darauf ist zu bevorzugen, Abstandselemente 110, die in Kontakt mit dem Ende 5E der Trennwand sind, wie in Fig. 13(D) gezeigt ist, an den entgegengesetzten Enden vorzusehen. Das Abstandselement 110 wird vorzugsweise auf dem Abdeckelement 11 angeordnet. Vorsprünge 30 in dem Raum SP können auf dem Abdeckelement vorgesehen werden, um die Ansammlung von Luft in dem Tintenbehälter zu erhöhen.
• Fig. 14(A) und (B) zeigen einen erfindungsgemäßen Behälter und stellen einen Neigungsbereich dar, in welchem dieser zur Druckoperation oder zur Tintenzufuhr in der Lage ist. Mit einem Bezugszeichen 40 ist eine waagerechte Linie bezeichnet. Bevorzugt wird die feine Verbindungsöffnung in einer unteren Stellung. Ideal ist, wenn die Patronenbodenfläche parallel mit der horizontalen Ebene 40 verläuft. In der Praxis ist im Falle einer solchen Zweikammerstruktur ein Neigungsbereich von ≤ θ ≤ 15 Grad zulässig. Wenn die Patrone auf einem Abtastschlitten hin- und herbewegt wird, ist eine Neigung von 0 ≤ θ ≤ 5 Grad zu empfehlen.
• Das Vakuum erzeugende Material sollte sich aus einer Vielzahl von Elementen aus Vakuum erzeugenden Material zusammensetzen. In diesem Fall könnte jedoch die sich ergebende Grenzfläche zwischen den einzelnen Elementen eventuell das Bewegen der Luft an der Grenzfläche ermöglichen. In dieser Hinsicht wird als Vakuum erzeugendes Material ein Einzelelement aus porösem Material bevorzugt.
• Die Tintenkammer arbeitet einwandfrei, wenn deren Tintenfassungsvermögen größer ist als das der aufnehmenden Kammer mit dem Vakuum erzeugenden Material.
• Während der Handhabung des Tintenbehälters (Patrone) durch eine Bedienungsperson oder während des Patronentransports kann die Patronenaußenwand verformt werden, mit dem Ergebnis, daß durch die Öffnung vom Tintenstrahlauf zeichnungskopf oder durch den Luftkanal für den Druckausgleich in der Patrone zum Umgebungsdruck Tinte austritt.
• Fig. 15(A) zeigt eine perspektivische Ansicht und Fig. 15 (B) zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Tintenbehälters, in welchem dieses Problem gelöst ist, wodurch der Tintenaustritt während der Handhabung oder während des Transports oder selbst wenn sich die Temperatur oder der Druck ändern verhindert ist. Außerdem ist der Tintenausnutzungsgrad noch hoch. Fig. 16 zeigt die Tintenzuführoperati on. Fig. 17 zeigt die Verformung der Seitenwand, wenn diese eine Belastung aufnimmt.
• Wie die Fig. 15(A) und (B) zeigen, weist der Hauptkörper der Tintenpatrone 1 auf: eine Öffnung 2 für die Verbindung mit dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf und einen Luftkanal 10 zur Gewährleistung des Lufteintritts, welcher sich über der Öffnung 2 befindet, ein Vakuum erzeugendes Material 3 zum Speichern der Tinte für das Aufzeichnen, eine Kammer 4 zur Aufnahme des Vakuum erzeugenden Materials 3, in welcher die Öffnung 2 und der Luftkanal 10 vorhanden sind, und eine Tintenkammer 6 für die Aufnahme von Tinte, welcher über einen Spalt unter einer Rippe 5 mit dem Behälter 4 für Vakuum erzeugendes Material in Verbindung steht. Die Tintenkammer 6 und die Kammer 4 für Vakuum erzeugendes Material stehen über den Spalt 8, welcher zwischen dem Ende der Rippe 5 und der Bodenfläche gebildet wird, miteinander in Verbindung. Eine Trennplatte 61 verbindet die sich gegenüberliegenden Seitenwände und beläßt einen Spalt, welcher nicht kleiner ist als der Spalt 8 am Boden. Fig. 16(a) zeigt eine Schnittansicht in dem Zustand, in welchem das Tintenstrahlauf zeichnungsgerät nach Einsetzen eines Verbindungselements 7 für das Zuführen von Tinte zum Tintenstrahlaufzeichnungskopf in die Öffnung 2 des Tintenpatronenhauptkörpers 1 und zum Preßkontakt des Vakuum erzeugenden Materials 3 betriebsbereit ist. Die Endöffnung des Verbindungselements 7 kann mit einem Filter versehen werden, um Fremdstoffe in der Tintenpatrone zu entfernen.
• Wenn das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät betrieben wird, erfolgt das Ausstoßen von Tinte durch die Öffnung des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, so daß im Tintenbehälter eine Tintenabsorbierkraft erzeugt wird. Dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf wird aus der Tintenkammer 6 durch den Spalt 8 zwischen dem Ende der Rippe 5 und dem Boden 11 der Tintenpatrone zu der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und durch das Vakuum erzeugende Material 3 zum Verbindungselement 7 Tinte 9 zugeführt. Dadurch sinkt der Druck der bis auf den Spalt 8 geschlossenen Tintenkammer 6 mit dem Ergebnis, daß eine Druckdifferenz zwischen der Tintenkammer 6 und der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material entsteht. Mit fortschreitendem Aufzeichnen steigt die Druckdifferenz jedoch weiter an, da die Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material 4 über den Luftkanal 10 zur Atmosphäre offen ist. Wie Fig. 16 (b) zeigt, tritt durch das Vakuum erzeugende Material 3 und den Spalt 8 Luft in die Tintenkammer 6 ein. Dadurch wird die Druckdifferenz zwischen der Tintenkammer 6 und der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material abgebaut. Während des Tintenstrahlaufzeichnens wiederholt sich dieser Vorgang, so daß in der Tintenpatrone ein bestimmter konstanter Vakuumpegel beibehalten wird. Mit Ausnahme der an der Innenwandfläche der Tintenkammer 6 haftenden Tinte kann alle Tinte in der Tintenkammer 6 aufgebraucht werden, so daß ein hoher Tintennutzungsgrad zu verzeichnen ist (Fig. 16(c)).
• Erfolgt kein Aufzeichnen, scheint die Kapillarkraft des Vakuum erzeugenden Materials 3 selbst (oder die Meniskuskraft an der Grenzfläche zwischen der Tinte und dem Vakuum erzeugenden Material) das Lecken der Tinte aus dem Tintenstrahlauf zeichnungskopf zu verhindern.
• Fig. 18 zeigt einen erfindungsgemäßen Tintenbehälter, der in der Tintenkammer 6 mit einer Vielzahl von Trennwänden 61 versehen ist, unter Berücksichtigung des Volumenverhältnisses zwischen der Kammer 4 mit dem Vakuum erzeugenden Material und der Tintenkammer 6 sowie der Auswahl des Materials des Vakuum erzeugenden Materials 3 gemäß dem Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf, der mit dem Tintenbehälter verwendet wird.
• Nachfolgend wird die Verstärkung der Seitenwand beschrieben. Es ist wünschenswert, daß eine Tintenpatrone gegen äuße re Kräfte und Veränderungen der Umgebungsbedingungen während des Transports beständig ist und auch ein hoher Nutzungsgrad beibehalten wird.
• In dem in Fig. 17 gezeigten Behälter ist die Verformungsmenge in der Kammer 4 mit dem Vakuum erzeugenden Element und der Tintenkammer 6 beim Einwirken äußerer Kräfte auf die Seitenwände 12a, 12b und 12c gleichwertig. Z. B. wird die Patrone gewöhnlich durch Formgebung eines Kunststoffmaterials hergestellt. Wie die Fig. 15(B) und 17 zeigen, ist die Dicke der Seitenwand 12a der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material größer als die Dicke der Seitenwände 12b und 12c des Tintenkammerabschnitts 6, und eine Trennwand (Rippe) 61 angeordnet, um sich zwischen den gegenüberliegenden Seitenwänden zu erstrecken, bildet mit dem Boden einen Spalt und teilt den Raum in der Tintenkammer 6 in zwei gleiche Räume. Außerdem wird die Verformung Δt6 der Wand verringert, welche sich aus den äquivalenten Belastungen pro Flächeneinheit ergibt, und die Verformungen der Seitenwände 12b und 12c an den entgegengesetzten Enden der Rippen 61 sind gleichwertig. Wenn die Größe der Verformung Δt4 der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material ebenfalls gleichwertig ist, kann das Lecken von Tinte infolge der Wandverformung verhindert werden.
• Bei der in den Fig. 15(B) und 17 gezeigten erfindungsgemäßen Tintenpatrone wird als Wandmaterial Polypropylen (PP) verwendet, und die Außenabmessungen sind 48 mm Länge, 35 mm Höhe und 11 mm Dicke. In diesem Fall erfolgt die Teilung in die Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und die Tintenkammer 6 im wesentlichen in der Mitte der Länge von 48 mm. Die Seitenwand 12a der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material hat eine Dicke von 1,5 mm, während die Dicke der Seitenwände 12b und 12c der Tintenkammer 61 mm beträgt und die Rippe 61 der Tintenkammer 6 ist etwa 10 mm von der Wandfläche entfernt angeordnet. Dadurch kann mehr als der doppelte Spielraum der Handhabungsbelastung entgegengesetzt werden (etwa 2 kg). Gleichzeitig kann der Druckveränderung während des Transports und im Temperaturbereich eine ausreichende Festigkeit entgegengesetzt werden.
• Wegen der Größe der Tintenkammer ist in dieser Tintenkammer 6 nur eine Rippe 61 angeordnet. Deren Anzahl ist jedoch nicht begrenzt und in Übereinstimmung mit der Größe der Tintenpatrone können auch zwei Rippen 61 angeordnet werden, wie in Fig. 18 gezeigt ist. Anzahl, Lage und Wanddicke der Rippe können von einem Fachmann zweckentsprechend bestimmt werden.
• Fig. 20 zeigt die Beziehung zwischen dem Tintenlecken während der Handhabung und des Transports zur Wanddicke der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material und zu Wanddicken verschiedener Wände, die zum Zweck der Bestimmung der Wanddicke der Tintenkammer 6 untersucht wurde.
• Die Vergrößerung der Dicke irgendeiner Wand resultiert in der Erhöhung des Widerstandes gegen Tintenlecken. Vom Gesichtspunkt der Größenreduktion und eines hohen Tintennutzungsgrades wird eine kleinere Wanddicke zwecks Vergrößerung des Innenvolumens bevorzugt. Auf der Grundlage der in dieser Figur gezeigten Daten wurde für die Seitenwand der Kammer 4 mit dem Vakuum erzeugenden Element eine Wanddicke von 1,5 mm und für die Seitenwand der Tintenkammer 6 eine Wanddicke von 1,0 mm gewählt.
• Auf der Grundlage der Tintenpatronengröße können die genannten Dimensionen aus den in dieser Figur gezeigten Daten bestimmt werden. Für die Wanddicke der Kammer 4 mit Vakuum erzeugendem Material wird eine Wanddicke bevorzugt, welche das 1,3- bis 3-fache der Wanddicke der Tintenkammer 6 beträgt.
• Wie aus den bisher beschriebenen Fakten abgeleitet werden kann, ermöglichen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer auswechselbaren Tintenpatrone, eines Tintenstrahlkopfes und eines Druckers, bei welchem die Patrone zur Durchführung des Hochleistungsaufzeichnens verwendet und während eines langen Aufzeichnungszeitraums von Startbeginn bis zum Nutzungsende der Tintenpatrone ein im wesentlichen konstantes Vakuum beibehalten werden kann.
• Außerdem ermöglichen Ausführungsformen der auswechselbaren Tintenpatrone in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung die Erzeugung eines Vakuums in der Tintenpatrone, wenn kein Aufzeichnen erfolgt, so daß bei Stoßbelastung das Austreten von Tinte durch eine Öffnung verhindert wird.
• Mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden auch auswechselbare Tintenpatronen bereitgestellt, welche weniger kostenintensiv sind und aus welchen während des Transports keine Tinte austritt.
• Eine Tintenpatrone, welche die Erfindung verkörpert, wird gewöhnlich von einer Bedienungsperson behandelt, so daß das Aufbringen großer Kräfte möglich ist, woraus eine Verformung der Tintenkammerwand resultiert. Angesichts dessen erscheint es sinnvoll, eine zusätzliche Trennwand vorzusehen, welche einen größeren Spalt als den feinen Verbindungsspalt in der Tintenkammer zur Aufnahme von im wesentlichen nur Tinte erzeugt. Wenn die Patrone aus Kunstharz hergestellt wird, sollte vom Gesichtspunkt des Verhinderns von Verformungen die Wanddicke der Kammer, welche im wesentlichen nur Tinte enthält, 0,8 mm oder mehr und die Wanddicke der Kammer, welche das Vakuum erzeugende Material, wie z. B. einen Schwamm, enthält, 1,3 mm betragen. Beim Tintenstrahldrucker wird Tinte durch Saugen der Tinte durch die Saugvorrichtung zwangsweise entladen und durch Ausstoßen der Tinte durch die Aus stoßvorrichtung automatisch oder von Hand bei der Montage der Patrone am Tintenstrahldrucker zwangsweise ausgetragen. Ein solches Vorgehen wird bevorzugt, weil der Zustand der Tinte im Vakuum erzeugenden Material vor Druckbeginn eingestellt werden kann und daher die Druckfunktion ohne Einfluß durch den Tintenpatronenhaltezustand gewährleistet werden kann.
• Die Höhe der durch die Trennwand gebildeten feinen Verbindungsöffnung ist größer als eine durchschnittliche Porengröße des Vakuum erzeugenden Materials (bevorzugt wird die durchschnittliche Porengröße im Bereich neben der feinen Verbindungsöffnung) (praktisch nicht unter 0,1 mm), bevorzugt werden nicht weniger als 5 mm. Beträgt sie weniger als 3 mm, ist eine weitere Stabilisierung zu erwarten. Das Volumenverhältnis zwischen der Kammer mit Vakuum erzeugendem Material und der Tintenkammer beträgt in der Praxis nicht weniger als 1 : 1 und nicht mehr als 1 : 3.
• Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf die gezeigten Strukturen beschrieben wurde, ist diese nicht auf die dargelegten Details beschränkt, und mit dieser Anmeldung ist beabsichtigt, solche Veränderungen oder Abwandlungen einzuschließen, welche sich aus den nachfolgend genannten Ansprüchen ergeben.

Claims (15)

1. Flüssigkeitsbehälter, der aufweist:

- eine erste Kammer (4), die ein Unterdruck erzeugendes Material (3) aufnimmt,

- eine zweite Kammer (6), welche im wesentlichen geschlossen ist, mit Ausnahme einer Flüssigkeitsverbindungsöffnung (8) zur Verbindung mit der ersten Kammer (4), wobei die zweite Kammer einen Aufnahmeraum für Druckflüssigkeit aufweist, welche der ersten Kammer zuzuführen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß:

die erste Kammer (4) mit einer Luftverbindungsöffnung (10) zur Verbindung mit der Umgebungsluft versehen ist,

und dadurch, daß:

die zweite Kammer (6) ein Element (61) aufweist, um die Verformung von Wänden zu verhindern, welche die zweite Kammer (6) ausbilden.

2. Behälter gemäß Anspruch 1, wobei das Element (61) ein plattenförmiges Element ist.

3. Behälter gemäß Anspruch 2, wobei das Element (61) mit der Wand der zweiten Kammer (6) einstückig ausgebildet ist.

4. Behälter gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke einer Wand der ersten Kammer (4) das 1,3-3fache einer Dicke einer die zweite Kammer (6) ausbildenden Wand ist.

5. Behälter gemäß Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei eine Zone (3A), die im wesentlichen frei von Druckflüssigkeit ist, innerhalb der ersten Kammer (4), angrenzend an den ersten Luftverbindungsteil (10), vorgesehen ist.

6. Behälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Behälter Druckflüssigkeit enthält.

7. Behälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Kammer (6) nach oben vergrößert ist.

8. Behälter gemäß Anspruch 1, wobei das Element (61; 21) eingerichtet ist, die Verformung des Behälters zu verhindern oder mindestens zu mindern, wenn der Behälter durch einen Bediener erfaßt wird.

9. Behälter gemäß Anspruch 8, wobei das Element (6) mindestens eine Rippe aufweist, die sich in die zweite Kammer (6) erstreckt.

10. Behälter gemäß Anspruch 8, wobei das Element (21) durch die Ausformung der zweiten Kammer (6) bereitgestellt wird.

11. Behälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Kammer (4) an einem Tintenstrahl- Aufzeichnungskopf abnehmbar angeordnet werden kann.

12. Behälter gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl solcher Behälter (Y, M, C, Bk) miteinander einstückig ausgebildet ist.

13. Behälter gemäß Anspruch 12, wobei die Behälter (Y, M, C, Bk) jeweils Gelb-, Magenta-, Cyan- und Schwarz-Tinte enthalten).

14. Tintenstrahl-Aufzeichnungsbaugruppe, die einen Behälter (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Tintenstrahlkopf (HD) aufweist, welche an dem Wagen angeordnet und von dem Wagen abgenommen werden kann.

15. Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, das aufweist:

- einen Wagen (CR) zum Tragen eines Tintenstrahl- Aufzeichnungskopfs (HD) und eines Behälters (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Wagen einen Anordnungsabschnitt zum Montieren des Behälters aufweist, um die Zuführung von Druckflüssigkeit zu dem Tintenstrahlkopf zu ermöglichen.