DE69930171T2

DE69930171T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69930171T2
Application number: DE1999630171
Authority: DE
Inventors: Seiko Epson Corporation Hisashi Miyazawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: ES2358054T3; US20050134661A1; EP1914080A1; EP1914080B1; EP2108513A1; EP1016533B1; ATE507976T1; DE69938202T3; HK1059918A1; JP3874067B2; DE69941375D1; HK1030399A1; ES2219029T3; EP1440808B2; JP2008247043A; JP4508276B2; US7350907B2; EP1016533B3; DE69938202D1; EP1348561B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, die aus einem Schlitten, der in Richtung der Breite eines Aufzeichnungsmediums hin und her beweglich ist, einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, der an dem Schlitten vorgesehen ist, sowie Tintenzuführmitteln besteht, die an dem Schlitten angebracht sind, um dem Aufzeichnungskopf Tinte zuzuführen und insbesondere betrifft sie eine Technik zum Zuführen von Tinte, während ein Unterdruck aufrechterhalten wird, der auf den Druckkopf oder Aufzeichnungskopf aufgebracht wird.
Stand der Technik
Eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, die zum Bedrucken einer großen Anzahl von Seiten verwendet wird, ist, wie dies in der japanischen veröffentlichten geprüften Patentanmeldung Nr. Hei 4-43785 beispielsweise offenbart ist, so angeordnet, dass einen Tintentank, beispielsweise eine Kassette, in dem Körper montiert ist, und verbunden ist mit einer Tintenzuführeinheit, die an einem Schlitten angebracht ist, über eine Tintenzuführleitung zum Zuführen von Tinte, die zu verbrauchen ist zum Bedrucken, zu einem Aufzeichnungskopf über diese Tintenzuführeinheit.
Diese Anordnung macht es möglich, eine Veränderung des Tintendrucks signifikant zu eliminieren, welche mit der Ausdehnung oder dem Biegen einer Leitung während der Bewegung des Schlittens einhergeht, um so den Druck aufrecht zu erhalten.
Um die Farbdruckqualität zu verbessern, ist eine Aufzeichnungseinrichtung erhältlich, die für dieselbe Farbe verschiedene Arten von Tinte verwendet, d.h. Tinte mit unterschiedlicher optischer Dichte. In einer solchen Aufzeichnungseinrichtung steigt die Anzahl von Tintenleitungen, wenn die Anzahl der verschiedenen Arten von Tinten sich vergrößert. Da jede Tintenleitung geführt werden muss, um der Bewegung des Schlittens zu folgen, ist eine Struktur zum Verdrahten jeder Leitung kompliziert oder eingeschränkt. Die Elastizität und Steifigkeit der Leitung beeinflusst außerdem die Bewegung des Schlittens, was ein Drucken bei hoher Geschwindigkeit behindert.
Um ein solches Problem zu lösen, ist, wie offenbart in der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Nr. Hei10-244685, eine Aufzeichnungsvorrichtung vorgeschlagen worden, die eine an einem Schlitten angebrachte Tintenzuführeinheit zum Zuführen von Tinte zu einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf beinhaltet, eine auf der Seite des Körpers montierte Tintenpatrone sowie eine Tintennachfülleinheit, die mittels einer Zuleitung angeschlossen ist und lösbar mit der Tintenzuführeinheit im Eingriff ist.
Mit dieser Anordnung wird der Schlitten während des Druckens in einem Zustand bewegt, in dem die Tintenzuführeinheit von der Zuleitung, wie beispielsweise einer Leitung, gelöst ist, und die Tintenzuführeinheit wird nur dann an die Zuleitung angeschlossen, wenn die Tintenzuführeinheit mit Tinte nachgefüllt werden soll. Die Leitung, die die Zuleitung bildet, braucht daher der Bewegung des Schlittens nicht zu folgen, und die Verdrahtung kann vereinfacht werden. Der Schlitten kann bei hoher Geschwindigkeit bewegt werden, weil die Leitung nicht ausgedehnt oder zusammengeschoben wird, während sie der Bewegung des Schlittens folgt, und so kann ein Drucken bei hoher Geschwindigkeit realisiert werden.
Da die Zuführung von Tinte von der an der Seite des Körpers montierten Tintenpatrone hin zu der Tintenzuführeinheit von einem geringen Unterdruck abhängt, der durch die Expansionskraft eines elastischen Elements erzeugt wird, das zuvor in der Tintenzuführeinheit montiert worden ist, leidet die Aufzeichnungsvorrichtung unter einem Problem, dass der Unterdruck abnimmt und so die gefüllte Menge der Tinte reduziert und einen verlängerten Zeitraum für die Befüllung mit Tinte verbraucht, da sich Luft in der Tintenzuführeinheit ansammelt, wenn das Befüllen mit Tinte oft wiederholt wird.
Um dieses Problem zu lösen, ist gemäß der japanischen veröffentlichten ungeprüften Patentanmeldung Hei 8-174860 eine Aufzeichnungsvorrichtung vorgeschlagen worden, in welcher ein Differentialdruckventilmechanismus zwischen der Seite der Tintenzuführeinheit, auf der sich die Tintenspeicherkammer befindet, und dem Aufzeichnungskopf vorgesehen ist, welcher Mechanismus eine Membran hat, die abhängig von dem Differentialdruck der Tinte geöffnet oder geschlossen wird.
Durch diese Anordnung wird es möglich, Tinte zu dem Aufzeichnungskopf zu führen, während der Unterdruck beibehalten wird, aber es besteht immer noch das Problem, dass, da die Membran auch fluktuiert, wenn Tinte fluktuiert aufgrund der Bewegung des Schlittens, die dem Aufzeichnungskopf zuzuführende Tinte nur schwierig den darin vorherrschenden Unterdruck genau beibehalten kann.
Da die Membran so vorgesehen ist, dass sie sich horizontal erstreckt, ist außerdem ein gesteigerter Flächenbereich der Membran und so auch ein größerer Einbauraum dafür erforderlich, um Ventilmittel zu öffnen oder zu schließen mit einem kleinen Unterschied des Unterdrucks, der bei dem Aufzeichnungskopf beizubehalten ist. Demzufolge ist der Schlitten der Aufzeichnungsvorrichtung, die mehrere Arten von Tinte für den Druck verwendet, recht groß.
Eine Tintenstrahldruckvorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus EP-A-0 709 207 bekannt.
EP-A-0 794 059 offenbart eine Tintenzuführeinheit in Form eines Reglermoduls mit zwei separaten Tintensammelkammern. Ein Membran basierter Rückdruckreglermechanismus ist in der reglerseitigen Tintensammelkammer angebracht. Eine Torsionsfeder ist als Vorspannmechanismus vorgesehen.
EP-A-0 760 288 offenbart ebenfalls eine Torsionsfeder. Kräfte werden ausgeglichen in dieser federbelasteten Reglerausführungsform, welche eine Membran und die besagte Torsionsfeder verwendet. Die Torsionsfeder ist so ausgestaltet, dass sie der Kraft der Membran entgegenwirkt, um eine Gleichgewicht zu erzielen, welches einen geeigneten vorbestimmten Rückdruck schafft.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und eine hierfür geeignete Tintenzuführeinheit zu schaffen, welche einen Unterdruck mit hoher Präzision fein aufrecht erhalten kann und Tinte stabil zu einem Aufzeichnungskopf leiten kann.
Eine Tintenzuführeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Gemäß dieser Anordnung wird, da ein Differentialdruck auf einer Druckaufnahmefläche mittels der Schraubenfeder eingestellt wird, die Fluktuation von Tinte, verursacht durch die Bewegung eines Schlittens, mittels der Schraubenfeder aufgenommen, wodurch ein Unterdruck fein und auf geeignete Art und Weise aufrecht erhalten werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Ausführungsform einer Tintenstrahlaufzeichnungseinrichtung mit dem Umriss ihres Tintenzuführmechanismus.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform einer Tintenzuführeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, welche für diese Vorrichtung verwendet wird.
3(a) und 3(b) zeigen einen Zustand, in welchem Filme zum Verschließen der Oberfläche und der rückwärtigen Fläche gelöst sind, bzw. einen Zustand, in welchem die Filme zum Verschließen weggelassen sind, in der einen Ausführungsform der Tintenzuführeinheit.
4 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des Querschnitts entlang einer Linie A-A in 2 zeigt.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform eines Differentialdruckventilmechanismus zeigt, der in die Tintenzuführeinheit eingebaut ist.
6(a) und 6(b) sind Schnittansichten, die den Differentialdruckventilmechanismus der Tintenzuführeinheit zeigen, wobei der Mechanismus vergrößert dargestellt ist, 6(a) zeigt einen Zustand, in welchem das Ventil geschlossen ist, und 6(b) zeigt einen Zustand, in welchem das Ventil geöffnet ist.
7(a) bis 7(e) sind Schnittansichten, die andere Ausführungsformen des Membranventils zeigen, welches den Differentialdruckventilmechanismus bildet.
8 sind Schnittansichten, die andere Ausführungsformen des Differentialdruckventilmechanismus zeigen, wobei der Mechanismus vergrößert dargestellt ist, 8(a) zeigt einen Zustand, in welchem das Ventil geschlossen ist, 8(b) zeigt einen Zustand, in welchem das Ventil offen ist, und 8(c) ist eine Schnittansicht, die die andere Ausführungsform des Ventils zeigt.
9 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des oben genannten Ventils.
10 zeigt eine Beziehung zwischen einem Filter und einem Durchgang oder Kanal in einem Fall, in welchem die Anbringposition des Filters aus der Ausführungsform in 8 in einem Zustand verändert ist, in welchem das Ventil offen ist.
11(a) und 11(b) zeigen jeweilige Seiten der Tintenzuführeinheit, um eine Nut und eine Durchgangsöffnung zu zeigen, welche den Kanal bildet.
12 ist eine Schnittansicht, die eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine Schnittansicht, die den Differentialdruckventilmechanismus vergrößert darstellt.
14(a) bis 14(c) zeigen den Vorgang des Anschließens in einem Verfahren zum Montieren eines Haupttanks in der Tintenzuführeinheit.
15(a) bis 15(c) zeigen einen Zustand, in welchem Tinte aus dem Haupttank nachgefüllt wird, im Zusammenhang mit dem Tintenverbrauch durch einen Aufzeichnungskopf.
16(a) bis 16(e) zeigen andere Ausführungsformen des Haupttanks.
17 bis 19 zeigen andere Ausführungsformen des Haupttanks gemäß der vorliegenden Erfindung, und die 17(a) und 17(b), die 18(a) und 18(b) und 19(a) und 19(b) zeigen einen Zustand, bevor der Haupttank in der Tintenzuführeinheit montiert ist bzw. einen Zustand, in welchem er montiert ist.
20 erläutert das Nachfüllen der Tintenzuführeinheit in der in 1 gezeigten Aufzeichnungsvorrichtung sowie den Vorgang des Wiederherstellens des Tintenausstoßes des Aufzeichnungskopfs.
BESTE ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nun genau mit Bezug auf die dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
1 zeigt eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung. Ein Schlitten 1 ist geführt mittels eines Führungselements 2 und kann durch nicht dargestellte Antriebsmittel hin und her bewegt werden. Eine Vielzahl von Tintenzuführeinheiten 3 (in dieser Ausführungsform vier Tintenzuführeinheiten), die jede gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind, sind an dem oberen Teil des Schlittens 1 angebracht, und ein Druckkopf 4 ist an der unteren Oberfläche des Schlittens 1 vorgesehen. Ein Patronenhalter 6 zum Aufnehmen einer Tintenpatrone 5 ist auf jeder der Seiten eines Flächenbereichs vorgesehen, wo der Schlitten 1 bewegt wird (nur eine Seite ist in 1 dargestellt). Eine Tintenergänzungseinheit 7 ist oberhalb eines Nichtdruckbereichs in dem Bereich vorgesehen, wo der Schlitten 1 bewegt wird.
Die Tintenergänzungseinheit 7 ist an die Tintenpatronen 5 über Leitungen 8 angeschlossen und so ausgestaltet, dass sie Tinteneinlässe 9 der Tintenzuführeinheiten 3 verbindet, um Tinte bis zu einer erforderlichen Höhe einzuspritzen, wenn der Schlitten 1 zu einem Tintenergänzungsbereich oder Tintennachfüllbereich bewegt wird. Eine Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Pumpeneinheit, d.h. eine Tinteneinspritzdruckquelle, verbunden mit der Tintennachfülleinheit 7 über eine Leitung 11.
2 zeigt eine Ausführungsform der Tintenzuführeinheit 3. Die Tintenzuführeinheit 3 hat die Form eines flachen Containers, an dessen oberer Fläche 21 der Tinteneinlass 9 ausgeformt ist, der mit einer Tintenspeicherkammer kommuniziert, sowie eine Luftöffnung 21. Eine Tintenzuführöffnung 23, die mit dem Aufzeichnungskopf 4 verbunden ist, ist in einem unteren Flächenbereich an der unteren Oberfläche 22 in dieser Ausführungsform ausgebildet. Ein Fenster ist in einem Bereich der Seite 24 des Behälters oder Containers ausgeformt, hinweisend zu der Tintenspeicher 36, und ist mittels eines Films 31 verschlossen. Der Film 31 ist verformbar mit dem Druck der Tinte und besteht aus einem laminierten Film, in welchem eine metallische Lage mit einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit und einer extrem geringen Gasdurchlässigkeit auf einen Hochpolymerfilm laminiert ist, einen Hochpolymerfilm mit einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit und einer extrem geringen Gasdurchlässigkeit, oder ähnliches.
Mit Bezug auf die 3 wird nun der genaue Aufbau der Tintenzuführeinheit 3 weiter beschrieben. Der Container, der die Tintenzuführeinheit 3 bildet, hat grob gesagt eine Rahmenstruktur, die erhalten wird durch Ausformen eines Plastikmaterials, etc., und geöffnete Seiten eines Gehäuses 30 sind jeweils verschlossen mittels Filmen 31 und 32, die jeweils aus einem laminierten Film gemacht sind, in welchem eine metallische Lage mit einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit und einer extrem Gasdurchlässigkeit laminiert ist auf einen Hochpolymerfilm, einen Hochpolymerfilm mit einer extrem geringen Dampfdurchlässigkeit und extrem geringen Gasdurchlässigkeit, oder ähnliches.
Das Gehäuse 30 ist vertikal mittels einer Wand 33 geteilt und seitlich mit einer Wand 34, wie in 4 dargestellt, so dass schmale Nuten 35 und 35' für die Kommunikation mit der Luft in der oberen Wand 33 vorgesehen sind, und der untere Teil ist in die Tintenspeicherkammer 36 und eine Ventilkammer 37 aufgeteilt. Ein dicker Teil 30b, der von der Seite hin zum Boden sich erstreckt, ist auf einer Seite 30a der Ventilkammer 37 des Gehäuses 30 ausgeformt, um einen Tintenzuführkanal 38 in Form einer Nut zu definieren, welche ein oberes Ende 38a hat, das mit dem Tinteneinlass 9 in Verbindung steht, und ein unteres Ende 38b beabstandet von einer Tinteneinflussöffnung 39 der Wand 34 über einen Zwischenraum G. Die Nut ist versetzt in Richtung der Dicke des Gehäuses 30.
Indem das untere Ende des Tintenzuführkanals 38 in der Nähe der Tinteneinflussöffnung 39 auf diese Art und Weise vorgesehen ist, kann stark entgaste Tinte, die von der Tintenpatrone 5 her eingespritzt wird, zu dem Aufzeichnungskopf 4 über den Tintenzuführkanal 38 strömen, der in dem unteren Teil vorgesehen ist, während ein Kontakt mit der Luft vermieden wird.
Dadurch, dass Tinte in den Druckkopf 4 hineinströmen kann, während ihr entgastes Verhältnis nicht abgesenkt ist, wie oben beschrieben, kann die stark entgaste Tinte dazu verwendet werden, den Druckkopf 4 zu füllen und den Druckkopf 4 zu reinigen. Daher können Luftbläschen, die in dem Druckkopf 4 existieren, leicht in der Tinte gelöst werden und daraus ausgegeben werden.
Das obere Ende 38a des Tintenzuführkanals 38 ist verbunden mit dem Tinteneinlass 9 über eine Verbindungsöffnung 9a, welche durch das Gehäuse 30 hindurch ausgeformt ist. Die Luftöffnung 21 ist verbunden mit einer Verbindungsöffnung 42 an der unteren Oberfläche der Wand 33 über eine Verbindungsöffnung 21a, die durch das Gehäuse 30 hindurch ausgeformt ist, die schmalen Nuten 35 und 35' an jeweiligen Oberflächen der Wand 33 sowie Öffnungen 40 und 41, die in Richtung der Dicke erstreckt sind, um diese schmalen Nuten 35 und 35' zu verbinden, und daher verbunden sind mit der Tintenspeicherkammer 36. Das heißt, ein Luftverbindungs-Fluidkanal ist definiert als Kapillare, die den Fluidwiderstand soweit wie möglich steigert mit Hilfe der Öffnungen 40 und 41, die in Richtung der Dicke erstreckt sind und voneinander horizontal entlang der Wand 33 beabstandet sind, und der schmalen Nuten 35 und 35', deren Enden verbunden sind durch diese Öffnungen und die auf den jeweiligen Seiten der Wand 33 vorgesehen sind. Das Innere der Tintenspeicherkammer 36 ist in Verbindung mit der Luft über die Verbindungsöffnung 42, die schmale Nut 35, die Öffnung 41, die schmale Nut 35', die Öffnung 40 und die Verbindungsöffnung 21a, und zwar in dieser Reihenfolge.
Die Ventilkammer 37 ist aufgeteilt in zwei Flächenbereiche in Richtung der Dicke durch einen später noch beschriebenen Differentialdruckventilmechanismus 50. Eine Nut 43 ist an einer Oberfläche einer Tinteneinflussseite ausgeformt, um einen vertikalen Tintenflusskanal zu definieren, der an seinem einen Ende mit der Tintenspeicherkammer 36 über eine Tinteneinflussöffnung 39 in Verbindung steht und an seinem anderen Ende mit dem Differentialdruckventilmechanismus 50. Eine Nut 44 ist in einer Tintenausflussseite ausgeformt, um einen Tintenflusskanal zu definieren zum Verbinden des Differentialdruckventilmechanismus 50 mit der Tintenzuführöffnung 23. Das vordere Ende der Nut 44 ist in Verbindung mit der Tintenzuführöffnung 23 über eine vertikale Durchgangsöffnung 45, die durch das Gehäuse 30 hindurch ausgeformt ist.
Die 5 und 6 zeigen eine Ausführungsform des oben erwähnten Differentialdruckventilmechanismus 50. Eine Ausnehmung 47 zur Aufnahme einer Ventilanordnung mit einer Öffnung 46 zum Aufnehmen einer Schraubenfeder 51 ist in dem mittleren Bereich einer Seitenwand ausgeformt, welche eine Seite der Ventilkammer 37 des Gehäuses 30 verschließt, und die Schraubenfeder 51, ein Federhalter 52, ein Membranventil 53 und ein Befestigungselement 57, das auch als Stützelement für einen Filter 56 verwendet wird, sind darin auf laminierte Art und Weise eingepasst. Der Federhalter 52 ist mit einer Federstützfläche 52a versehen, um welche herum Führungsstücke 52b mit das Entfernen verhindernden Klauen 52d ausgebildet sind. Eine Tintenflussöffnung 52c ist durch die Federlagerfläche 52a hindurch ausgeformt.
Das Membranventil 53, ausgestaltet als bewegliches Ventil, beinhaltet einen Membranteil 54 aus einem flexiblen Material, der elastisch verformbar ist durch die Aufnahme eines Differentialdrucks, und einen dicken befestigten Teil 55, der den Außenumfang des Membranteils 54 lagert, aus einem harten Material gemacht ist und zwischen dem Gehäuse 30 und dem Fixierelement 57 gehalten ist. Es wird bevorzugt, das Membranventil 53 integral durch ein Zweikomponentenformen von Hochpolymermaterialien herzustellen. Im mittleren Bereich des Membranteils 54 ist ein dicker Verschlussteil oder Dichtungsteil 54b vorgesehen, der eine Tintenflussöffnung 54a gegenüber der Tintenflussöffnung 52c des Federhalters 52 hat.
Das Fixierelement 57 ist mit einer Ausnehmung 57a ausgebildet, um eine Filterkammer zu bilden. Ein Ventilsitz 57c ist im mittleren Bereich einer Dichtungswand oder Verschlusswand 57b der Ausnehmung 57a ausgebildet, um in Kontakt mit der Tintenflussöffnung 54a des Membranventils 53 zu geraten. Der Ventilsitz 57c ist in eine sphärische Gestalt geformt, um in Richtung des Membranventils 53 hervorzustehen. Eine Durchgangsöffnung 57d ist oberhalb des Ventilsitzes 57c vorgesehen, durch welche hindurch Tinte einströmt.
In dieser Ausführungsform ist, wenn der Schlitten 1 in die Position der Tintennachfülleinheit 7 bewegt wird und die Tintenzuführeinheit 3 mit der Tintennachfülleinheit 7 verbunden wird, der Tinteneinlass 9 mit der Tintenpatrone 5 über die Leitung 8 verbunden, und die Luftöffnung 21 ist mit der Pumpeneinheit verbunden, welche eine Tinteneinspritzdruckquelle ist, und zwar über die Leitung 11.
Wenn die Tintennachfülleinheit 7 in diesem Zustand betätigt wird, wird der Druck in der Tintenspeicherkammer 36 abgesenkt, so dass Tinte in den Boden der Tintenspeicherkammer 36 hinein über den Tintenzuführkanal 38 strömt.
Wenn der Membranteil 54 des Membranventils 53 mit der Feder 51 gedrückt wird und elastisch mit dem Ventilsitz 57c in Kontakt gebracht wird, wie in 6(a) dargestellt, und zwar in einem Zustand, wo die Tintenspeicherkammer 36 mit Tinte auf diese Art und Weise gefüllt ist, ist die Kommunikation zwischen der Tintenspeicherkammer 36 und der Tintenzuführöffnung 23 abgeschnitten.
Wenn ein Druckvorgang in diesem Zustand gestartet wird und Tinte von dem Druckkopf 9 verbraucht wird, wird der Druck in der Nut 44, die den Tintenkanal bildet, abgesenkt, um die dem Druckkopf 9 zugeführte Tinte auf einem feststehenden Unterdruck zu halten. Wenn weiter Tinte verbraucht wird, steigt der Unterdruck an. Daher steigt auch der auf den Membranteil 54 einwirkende Differentialdruck, wie in 6(b) dargestellt, und der Membranteil 54 zieht sich zurück gegen die Feder 51, um die Tintenflussöffnung 54a von dem Ventilsitz 57c zu trennen, und so einen Zwischenraum g zu bilden.
Dies ermöglicht es der Tinte in der Tintenspeicherkammer 36, in die Ventilkammer 37 hineinzuströmen, durch die Tintenflussöffnung 54a des Membranteils 54 hindurchzutreten, nachdem Luftbläschen und Schmutz daraus mittels des Filters 56 entfernt worden sind, und dann in die Tintenzuführöffnung 23 hinein zu strömen, und zwar entlang einer durch F dargestellten Stromlinie. Wenn Differentialdruck absinkt bis zu einem gewissen Grad auf diese Art und Weise, wird der Membranteil 54 des Membranventils 53 zurück zu dem Ventilsitz 57c mittels der Feder 51 gedrückt, um die Tintenflussöffnung 54a zu schließen, wie in 6a dargestellt.
Dieser Vorgang wird wiederholt, um Tinte dem Druckkopf zuzuführen, während ein konstanter Unterdruck beibehalten wird, das heißt, wenn der Unterdruck der Tintenzuführöffnung 23 ansteigt, zieht sich das Membranventil 53 gegen die Schraubenfeder 51 zurück, um die Tintenflussöffnung 54a zu öffnen.
Gemäß dieser Ausführungsform wird, da die Umgebung des Außenumfangs der Tintenflussöffnung 54a des Membranventils 53 positiv auf den Ventilsitz 57c mittels der Schraubenfeder 51 gedrückt wird, die Fluktuation des Membranventils 53, die mit der Bewegung des Schlittens einhergeht, verhindert, und der Zuführdruck von Tinte zu dem Druckkopf kann stabil auf einem vorbestimmten Unterdruck gehalten werden, verglichen mit einer herkömmlichen Tintenzuführeinheit, welche den Differentialdruck nur durch die Elastizität des Membranventils 53 einstellt.
Die 7(a) bis 7(e) zeigen andere Ausführungsformen des oben beschriebenen Membranventils 53. Der Membranteil 54 besteht aus einem Material, das durch den Differentialdruck von Tinte ausgelenkt werden kann, beispielsweise aus einem weichen Polypropylen, so dass er versehen ist mit einer ringförmigen Lagerung 54b in seinem Außenumfang und dem dicken Verschlussteil 54b, der in seinem mittleren Bereich die Tintenflussöffnung 54a hat. Der befestigte Teil 55 besteht aus einem harten Material, beispielsweise hartem Polypropylen, und hat die Gestalt eines ringförmigen Elements, das auf den Außenumfang der Lagerung 54c des Membranteils 54 aufgepasst ist, um diesen zu lagern.
In 7(a) ist ein schmaler Teil 54d, der den elastisch verformbaren Bereich des Membranteils 54 bildet, verjüngt, um den Verschlussteil 54b relativ zu einer Position zu versetzen, wo der schmale Teil 54d und die Lagerung 54c verbunden sind.
In 7(b) ist der schmale Teil 54d so ausgestaltet, dass die Verbindung dieses Teils mit der Lagerung 54c sowie der mittlere Bereich des schmalen Teils 54d sich in der gleichen Ebene befinden, und der schmale Teil 54d ist ungefähr in der Mitte der Lagerung 54c (oder des befestigten Teils 55) in Richtung der Dicke vorgesehen. Außerdem ist der befestigte Teil 55 mit einer ringförmigen Ausnehmung 55a versehen, die in einer Seite vorzusehen ist, wo der Verschlussteil 54b in Kontakt mit dem Ventilsitz 57c gerät und die sich annähernd bis zu dem Verbindungsbereich zwischen dem schmalen Teil 54d und der Lagerung 54c erstreckt, um so die elastische Verformung des Membranteils 54 nicht zu behindern und die Lagerkraft oder Stützkraft beizubehalten.
In jeder der 7(c) bis 7(e) ist ein ringförmiger gebogener Teil 54e in dem Verbindungsbereich zwischen dem schmalen Teil 54d und der Lagerung 54c ausgebildet, um die Kraft der Beschränkung des schmalen Teils 54d mittels der Lagerung 54c zu lösen und eine Deformation zu absorbieren, die verursacht wird durch eine Schrumpfbeanspruchung im Zusammenhang mit dem Spritzgießen.
In 7(c) hat der gebogene Teil 54e eine röhrenförmige Gestalt, und die Lagerungsseite des schmalen Teils 54d und die Seite dieses Teils, wo sich die Tintenflussöffnung 54a befindet, sind voneinander weg bewegt.
In 7(d) hat der gebogene Teil 54e eine U-förmige Querschnittsgestalt, und die Lagerung 54c und die Tintenflussöffnung 54a befinden sich in der gleichen Ebene.
In 7(e) ist der Faltenbalgteil mit einem U-förmigen Querschnitt so ausgeformt, dass seine Lagerungsseite in Richtung der Seite bewegt ist, wo der Verschlussteil 54(b) in Kontakt mit dem Ventilsitz gerät.
8 zeigt eine andere Ausführungsform des Differentialdruckventilmechanismus. In dieser Ausführungsform drückt eine Differentialdruckeinstellfeder 60 einen Membranteil 64 elastisch, ohne ein Gehäuse zu verwenden. Das heißt, der Membranteil 64 beinhaltet einen schmalen Teil 64a, der eine flache Oberfläche auf einer Seite definiert, die zu einem Ventilsitz 57c' eines Fixierelements 57 hinweist, einen hervorstehenden Bereich 64b auf einer Seite gegenüber der Seite, die zu dem Ventilsitz 57c' hinweist, um die Feder 61 zu positionieren, die auf den Außenumfang dieses Elements aufgepasst ist, sowie eine Tintenflussöffnung 64c durch den mittleren Bereich hindurch.
Ein ringförmiger gebogener Teil 64d mit einem U-förmigen Querschnitt ist in der Seit des schmalen Teils 64a ausgeformt, wo sich der gelagerte Bereich befindet, und ein dicker Lagerungsteil 64e ist in einem Außenumfang dieses Elements ausgeformt. Ein geflanschter Fixierteil 65 integral mit dem Lagerungsteil 64e durch hartes Material ist in dem Außenumfang des Lagerungsteils 64e ausgeformt. Die vordere Endseite, d.h. die Oberfläche, die zu dem Ventilsitz 57c' hinweist, des Lagerungsteils 64e ist gelagert mittels des Bodens 65a des Befestigungsteils 65 so, dass ihre Position in Richtung der Dicke geregelt ist.
In dieser Ausführungsform hat der Ventilsitz 57c' des Fixierelements 57 die Form eines Vorsprungs, der eine ebene Oberfläche definiert, welche zu dem Membranteil 64 hinweist, und eine Außenkante 57e hat, die außerhalb des Außenumfangs der Feder 61 vorgesehen ist. Die Höhe H des Ventilsitzes 57c' ist so gewählt, dass sie gleich der Dicke D des Bodens 65a des Fixierteils 65 ist. Dies ermöglicht es, die Oberflächen, die zu dem Fixierteil 65 und dem Ventilsitz 57c' hinweisen, annähernd in der gleichen Ebene vorzusehen, wodurch es möglich wird, den Membranteil 64 mit dem Ventilsitz 57c' in Kontakt zu bringen und ihn davon zu trennen als Reaktion auf eine sehr geringe von dem Druckkopf 4 verbrauchte Tintenmenge.
In dieser Ausführungsform drückt die Feder 61 in einem Zustand, in welchem Tinte eingefüllt wird, gegen den Membranteil 64, um den Ventilsitz 57c' elastisch zu kontaktieren über einen extrem großen Bereich hinweg, wie in 8(a) dargestellt. Daher wird die Kommunikation zwischen der Tintenspeicherkammer 36 und der Tintenzuführöffnung 23 abgeschnitten. Wenn der Druckvorgang gestartet wird in diesem Zustand, so dass Tinte mittels des Druckkopfs 9 verbraucht wird, entsteht ein Zwischenraum g zwischen dem Membranteil 64 und dem Ventilsitz 54c, wie in 8(b) dargestellt. Dadurch kann Tinte in der Tintenspeicherkammer 52 in die Tintenzuführöffnung 23 hineinströmen, wie durch S dargestellt, so dass die Tinte, von welcher Luftbläschen und Schmutz entfernt worden sind mittels des Filters 56, durch die Tintenflussöffnung 64c des Membranteils 64 und durch eine Ausflussöffnung 67 hindurchtritt. Auf diese Art und Weise wird, wenn der Differentialdruck etwas reduziert wird, der Membranteil 64 zurück zu dem Ventilsitz 57c' mittels der Feder 61 gedrückt, und die Tintenflussöffnung 64c wird geschlossen, wie in 8(a) dargestellt. Da der Druck der Feder 61 von dem Ventilsitz 57c' in diesem Zustand aufgenommen wird, wird der schmale Teil 64a nicht übermäßig verformt, und eine fluiddichte Eigenschaft kann für einen langen Zeitraum aufrecht erhalten werden.
Ein weiches Hochpolymermaterial verursacht wahrscheinlich eine Kontraktion, etc. anschließend an das Spritzgießen, und der schmale Teil 64a kann eventuell nur schwer eine ebene Oberfläche beibehalten. Um mit dieser Schwierigkeit klarzukommen, ist ein ringförmiger gebogener Teil 64d' mit einem ungefähr S-förmigen Querschnitt auf der Seite des schmalen Teils 64a ausgebildet, auf der sich der Stützbereich befindet, wie in 8(c) dargestellt, um den schmalen Teil 64a eben zu halten.
9 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung des Membranventils. Gießformen A und B, die einen Gießhohlraum C definieren, welcher in seiner Gestalt der gesamten Konfiguration des Membranventils 53 entspricht, werden vorbereitet. Eine erste Einspritzöffnung L1 ist auf einer radial gesehen äußeren Seite bezüglich eines Ringteils K vorgesehen, wohingegen eine zweite Einspritzöffnung L2 auf einer radial gesehen inneren Seite vorgesehen ist. Eine Maschine D1 zum Spritzgießen von hartem Polypropylen sowie eine Maschine D2 zum Spritzgießen von weichem Polypropylen sind über Ventile E1 bzw. E2 angeschlossen, deren geöffnete oder geschlossene Zeit mittels eines Timers F gesteuert wird.
Die Gießformen A und B werden um einen Bereich herum gedreht, der als die Tintenflussöffnung ausgeformt werden soll, und das erste Ventil E1 wird geöffnet, um eine vorbestimmte Menge an hartem Polypropylen einzuspritzen. Das eingespritzte harte Polypropylen wird gleichmäßig in der Außenseite durch die Aufnahme von Zentrifugalkraft verteilt und so in eine ringförmige Gestalt gebracht. Nachdem das harte Polypropylen einigermaßen ausgehärtet ist, wird das zweite Ventil E2 geöffnet, um weiches Polypropylen einzuspritzen, so dass das weiche Polypropylen in die Gestalt der Gießformen gebracht wird, während es in engen Kontakt mit der Innenseite des ringförmigen harten Polypropylens gebracht wird.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Filter so vorgesehen, dass er zu dem Differentialdruckventilmechanismus hinweist, aber wie in 10 dargestellt, wird der gleiche Effekt erzielt selbst dann, wenn der Filter in einer Position vorgesehen ist, die nicht zu dem Differentialdruckventilmechanismus hinweist, beispielsweise in einer Position unterhalb des Differentialdruckventilmechanismus 50. Das heißt, es reicht aus, dass die Tintenspeicherkammer 36 mit einer Oberfläche eines Filters 70 in Verbindung gebracht ist und die andere Oberfläche des Filters 70 in Verbindung mit der Tinteneinflussöffnung des Differentialdruckventilmechanismus 50 über eine in einem dicken Bereich des Gehäuses 30 ausgebildete Durchgangsöffnung 71 in Verbindung gebracht ist.
Die 11(a) und 11(b) zeigen den Strom der Tinte in der oben beschriebenen Ausführungsform auf der Oberfläche bzw. der rückwärtigen Fläche des Gehäuses 30. Die Verbindung wird hergestellt durch einen Fluss (1) von der Tintenspeicherkammer 36 zum Filter 70, einen Fluss (2) von der Durchgangsöffnung 71 über einen in dem Gehäuse ausgebildeten Kanal hin zu der Einflussöffnung 57d des Differentialdruckventilmechanismus 50, einen Fluss (3) durch das Membranventil hindurch, einen Fluss (4) durch einen Kanal hindurch, der die Ausflussöffnungen 66 und 67 des Differentialdruckventilmechanismus 50 verbindet, hin zu der Tintenzuführöffnung 23, und einen Fluss (5), der den Kanal 44 strömt. Eine Markierung mit einem Punkt in einem Kreis in diesen Zeichnungen zeigt den Fluss senkrecht zur Papieroberfläche und in Richtung eines Lesers, wohingegen eine Markierung mit einem x in einem Kreis den Strom rechtwinklig zur Papieroberfläche und weg vom Leser zeigt.
12 zeigt eine Ausführungsform, in welcher ein Haupttintentank direkt mit einer Tintenzuführeinheit verbunden ist.
Ein Haupttank 80 ist am Boden an einer Seite mit einer Verbindungsöffnung 81 versehen, an welche eine Tintenzuführeinheit 90 angeschlossen ist. Das Innere des Haupttanks 80 ist aufgeteilt in mehrere Kammern, beispielsweise eine erste bis eine dritte Tintenkammer 84, 85 und 86, und zwar durch zwei Trennwände 82 und 83 in dieser Ausführungsform. Die unteren Teile der Trennwände 82 und 83 sind jeweils mit Verbindungsöffnungen 82a und 83a versehen, wo die oberen Flächen 82b und 83b so gewählt sind, dass sie niedriger sind als das obere Ende der Verbindungsöffnung 81, und sich nach und nach vermindern, je weiter sie sich von der Verbindungsöffnung 81 für die Tintenzuführeinheit entfernen.
Ein Verschlussventil 87 ist in der Verbindungsöffnung 81 ausgebildet, welches einen Vorsprung 87a auf der Außenseite hat und welches konstant in Richtung der Verbindungsöffnung 81 mittels einer Feder 88 vorgespannt ist, deren eines Ende mittels der Trennwand 82 gelagert ist.
Die Tintenzuführeinheit 90 ist ausgebildet als Behälter, der eine Tintenspeicherkammer 92 bildet, welche mit einem röhrenförmigen Verbindungsteil 91 kommuniziert, welcher in die Verbindungsöffnung 81 des Haupttanks 80 auf fluiddichte Art und Weise eingesetzt werden kann. Der Verbindungsteil 91 befindet sich am unteren Teil der Tintenzuführeinheit 90. Die andere Oberfläche gegenüber dem Verbindungsteil 91 ist versehen mit einem später noch beschriebenen Differentialdruckventilmechanismus 100. Der Verbindungsteil 91 ist mit einer Öffnung 91a versehen, in welche hinein der Vorsprung 87a des Verschlussventils 87 eingesetzt werden kann, und ein mittels einer Feder 93 vorgespanntes Ventil 94 ist darin eingesetzt, so dass das Ventil 94 rückwärts und vorwärts bewegt werden kann. Die Feder 93 ist so eingestellt, dass sie schwächer ist als die Feder 88 in der Verbindungsöffnung 81.
Eine Verbindungsöffnung 96 ist in einer freiliegenden Wand 95 des Behälters vorgesehen, welcher die Tintenspeicherkammer 92 definiert, so dass die Verbindungsöffnung sich oberhalb der Oberfläche von Tinte in der Tintenspeicherkammer 92 befindet. Eine Nut 97 ist an der Oberflächenseite der Wand ausgeformt und mit der Verbindungsöffnung 96 verbunden. Ein Bereich, wo die Verbindungsöffnung 96 vorgesehen ist, ist mittels eines Films 98a verschlossen, der eine abweisende Eigenschaft hat und eine Gasdurchlässigkeit, um zu verhindern, dass Tinte in die Nut 97 eintritt. Die Nut 97 ist verschlossen mit einem Luftauffangfilm 98b, so dass sie einen Kanal bilden, der mit der Luft kommuniziert.
Der Differentialdruckventilmechanismus 100 ist an einem Kanal vorgesehen, der die Tintenspeicherkammer 92 mit einem Tintenführungsweg 4a des Druckkopfs 4 verbindet. Wie in 13 dargestellt, ist ein sphärischer konvexer Ventilsitz 101 am unteren Ende der Wand 95 ausgeformt, und eine Tinteneinflussöffnung 102 ist in einem Bereich am unteren Ende davon vorgesehen. Ein Membranventil 104 ist mittels einer Schraubenfeder 103 vorgespannt, um in Kontakt mit der Mitte des Ventilsitzes 101 zu geraten.
Das als bewegliche Membran ausgestaltete Membranventil 104 ist elastisch verformbar durch den Differentialdruck von Tinte und beinhaltet einen Membranteil 105, welcher eine sphärische Oberfläche definiert, die einen größeren Radius hat als der Ventilsitz 101, und einen ringförmigen befestigten Teil 106, der integral mit einem befestigten Teil 105a am Außenumfang des Membranteils 105 ist. Eine erste Tintenkammer 107 ist zwischen dem Membranventil 104 und dem Ventilsitz 101 definiert.
Ein hervorstehender Teil 105b für den Eingriff mit der Schraubenfeder 103 ist auf der hervorstehenden Seite der Mitte des Membranteils 105 ausgeformt, und ein Verschlussteil 105c für den Kontakt mit dem hervorstehenden Ende des Ventilsitzes 101 ist an der gegenüberliegenden rückwärtigen Fläche ausgeformt. Eine Tinteneinflussöffnung 105b ist so ausgebildet, dass sie diese Teile durchdringt.
Das Membranventil 104 und die Feder 103 sind durch einen Ventilbefestigungsrahmen 109 befestigt, der mit einer Ausnehmung versehen ist, um eine zweite Tintenkammer 108 zu definieren. Ein Kanal, der die zweite Tintenkammer 108 mit dem Tintenführungsweg 4a des Druckkopfs 4 verbindet, wird gebildet durch eine durch den Ventilbefestigungsrahmen 109 hindurch ausgeformte Durchgangsöffnung oder so aufgebaut, dass Nuten 109c und 109d an der Oberfläche vorgesehen werden und diese Nuten 109c und 109d durch einen Film verschlossen werden (in dieser Ausführungsform wird ein Film 98b an der Wand 95 verwendet, der die Tintenspeicherkammer 92 bildet). Der Ventilbefestigungsrahmen 109 kann sicher befestigt werden, indem der Film 98b an der Wand 95 der Tintenspeicherkammer 92 auf diese Art und Weise aufgeteilt wird. Eine Bezugsziffer 110 bezeichnet einen Filter, der an der Tinteneinflussöffnung 102 vorgesehen ist, und 111 bezeichnet eine Packungsdichtung.
Ein solcher Differentialdruckventilmechanismus 100 kann so montiert werden, dass die Feder 103 an einen Federhaltevorsprung 109a des Ventilbefestigungsrahmens 109 angepasst wird, der befestigte Teil 105a des Membranteils 105 mit einer sich verjüngenden Nut 109b ausgerichtet wird, der ringförmige befestigte Teil 106 zwischen dem Außenumfang des befestigten Teils 105a und der Nut 109b befestigt wird, und eine integrale Einheit dieser Elemente an einer Ausnehmung 112 befestigt wird.
In der so aufgebauten Ausführungsform drückt die Feder 103 gegen den Membranteil 105, so dass dieser in Kontakt mit dem hemisphärischen Ventilsitz 101 gerät, während er elastisch verformt wird, und Tinte wird dem Druckkopf 4 zugeleitet, während der durch die Feder 103 eingestellte Differentialdruck beibehalten wird, ähnlich wie in den vorher beschriebenen Ausführungsformen.
Nun wird die Verbindung des Haupttanks 80 mit der Tintenzuführeinheit 90, die wie oben beschrieben aufgebaut sind, beschrieben.
Die Verbindungsöffnung 81 des Haupttanks 80 ist ausgerichtet mit dem Verbindungsteil 91 der Tintenzuführeinheit 90, um einen Zustand aufzubauen, in welchem Luftdichtheit mittels der Packungsdichtung 111 der Verbindungsöffnung 81 beibehalten wird, wie in 14(a) dargestellt.
Das weitere Herabdrücken in diesem Zustand führt dazu, dass der hervorstehende Bereich 87a das Ventil 94 rückwärts bewegt hin zu einem Grenzpunkt in einer Richtung, die mittels eines Pfeils A dargestellt ist, und zwar gegen die Feder 93 des Verbindungsteils 91, um so einen Kanal zu öffnen, wie in 14(b) dargestellt.
Wenn der Haupttank 80 weiter herabgedrückt wird, drückt das am Grenzpunkt gelagerte Ventil 94 seinerseits den hervorstehenden Bereich 87a rückwärts in einer durch einen Pfeil B gezeigten Richtung gegen die Feder 88, um das Verschlussventil 87 von der Verbindungsöffnung 81 zu trennen, um so den Kanal freizugeben, wie in 14(c) dargestellt. Dann kann Tinte in dem Haupttank 80 in die Tintenspeicherkammer 92 der Tintenzuführeinheit 90 einströmen, wie in 15(a) dargestellt.
Wenn Tinte in diesem Zustand von dem Druckkopf 4 verbraucht wird und der Druck in der Kammer 108, die mit dem Druckkopf 4 kommuniziert, absinkt, wird der Membranteil 105 von dem Ventilsitz 101 gegen die Feder 103 getrennt. Dadurch kann Tinte in der Kammer 107 in die Kammer 108 strömen. Das Nachfüllen von Tinte senkt den Unterdruck in der Kammer 108, das heißt der Differentialdruck wird vermindert bis hin zu einem Druck, der geeignet ist für das Zuführen von Tinte zu dem Druckkopf 4, so dass der Membranteil 105 mittels der Feder 103 zurückgedrückt wird. So kann der Ventilsitz 101 die Tinteneinflussöffnung 105d verschließen und so den Unterdruck in der Kammer 108 auf einem vorbestimmten Wert halten.
Wenn Tinte auf diese Art und Weise verbraucht wird und der Level der Tinte in der ersten Tintenkammer 84 sich bis zu dem oberen Ende 82b des Fensters 82a der Trennwand 82 vermindert, wird Tinte in der zweiten Tintenkammer 85 verbraucht, wie in 15(b) dargestellt. Wenn der Level der Tinte in der zweiten Tintenkammer 85 sich bis zum oberen Ende 83b des Fensters 83a der Trennwand 83 vermindert, wird Tinte in der dritten Tintenkammer 86 verbraucht, wie in 15(c) dargestellt.
Mit diesem Aufbau kann die Veränderung eines Tintenlevels in der Tintenspeicherkammer 92 weniger unterdrückt werden als die Veränderung eines Tintenlevels in dem Haupttank 80 im Zusammenhang mit dem Tintenverbrauch. Daher kann die Variation des Drucks reduziert werden. Um ein Problem zu lösen, das einen Anstieg der Umgebungstemperatur eine Ausdehnung der Luft in dem Haupttank 80 verursacht und Tinte herausdrückt und den Tintenlevel in der Tintenspeicherkammer 92 verändert, kann die Anwesenheit des oberen Endes 82b des Fensters 82a der Trennwand 82 das Volumen der Luft in dem Haupttank 80 reduzieren, welcher nicht mit der Umgebungsluft kommuniziert, und daher kann der Zuführdruck von Tinte zu dem Druckkopf stabil gehalten werden.
In einem solchen Vorgang wird verhindert, dass der Dampf der Tinte in der Tintenspeicherkammer 92 in der Umgebungsluft verdampft, und zwar durch die durch die Nut 97 und den Film 98 gebildete Kapillare. Andererseits wird der Betrag des erhöhten Drucks in der Tintenspeicherkammer 92, verursacht durch die gestiegene Umgebungstemperatur, hin zur Umgebungsluft freigegeben über die Kapillare, die gebildet wird aus der Verbindungsöffnung 96 im oberen Teil der Tintenspeicherkammer 92, die Nut 97 und den Film 98, so dass der Druck in der Tintenspeicherkammer 92 abfällt.
Die 16 zeigen andere Ausführungsformen des Haupttanks. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Haupttank in drei Tintenkammern aufgeteilt; wie in den 16(a) und 16(b) dargestellt, kann der Haupttank jedoch auch durch drei oder sieben Trennwände aufgeteilt sein, wo die oberen Enden von Verbindungsfenstern in den unteren Teilen immer höher positioniert sind, je näher die Verbindungsfenster an der Verbindungsöffnung 91 positioniert sind. Da das Volumen jeder Tintenkammer auf diese Art und Weise kleiner wird, kann der dynamische Druck mittels des Tintenflusses von Tinte im Zusammenhang mit der Veränderung von einer Kammer zu einer anderen Kammer reduziert werden.
Wie in 16(c) dargestellt, kann, wenn das untere Ende der Trennwand gekippt ist, so dass das untere Ende entfernt von der Verbindungsöffnung 81 positioniert ist, ein dynamischer Druck in Richtung der Seite der Verbindungsöffnung durch den Tintenfluss von Tinte im Zusammenhang mit der Veränderung von einer Tintenkammer zu einer anderen vermindert werden. Wie in 16(d) dargestellt, ist außerdem der obere Teil jeder Trennwand horizontal verlängert, um eine obere Platte zu bilden, und eine Wand 80a, hin zu welcher diese oberen Platten verlängert sind, ist zumindest durchscheinend. Dadurch wird es möglich, visuell den Verbrauch der Tinte in jeder Tintenkammer von der Seite aus zu erkennen. Wie in 16(e) dargestellt, wird außerdem ungefähr der gleiche Effekt selbst dann erzielt, wenn Verbindungsfenster mit der gleichen Höhe verwendet werden.
Die 17(a) und 17(b) zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist eine hohle Nadel 113, die mit einer Tintenspeicherkammer 92 kommuniziert, an der rückwärtigen Fläche einer Tintenzuführeinheit 90 ausgeformt, wohingegen eine Tintenzuführöffnung 114 in einer Tintenpatrone 80 ausgeformt ist und mittels eines Films 115 verschlossen ist, welchen die hohle Nadel 113 durchstechen kann. In der Tintenpatrone 80 ist eine Bodenfläche 116 mit einer geneigten Fläche, die höher ist, ausgeformt als die geneigte Fläche, ist weiter beabstandet von der Tintenzuführöffnung 114. In der Tintenspeicherkammer 92 der Tintenzuführeinheit 90 ist eine erste Tintenlevel-Erfassungselektrode 118 so angeordnet, dass eine gemeinsame Elektrode 117 unterhalb der ersten Tintenlevel-Erfassungselektrode 118 vorgesehen ist, und in der Tintenpatrone 80 ist eine zweite Tintenlevel-Erfassungselektrode 119 oberhalb der ersten Elektrode 118 und an einer Position angeordnet, wo die zweite Elektrode 119 frei liegt, wenn sich keine Tinte in der Tintenpatrone 80 befindet. Die gemeinsame Elektrode 117 ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie sich unterhalb einer Tinteneinflussöffnung 102 befindet.
Gemäß dieser Ausführungsform durchsticht, wie in 17(b) dargestellt, wenn die hohle Nadel 113 mit der Tintenzuführöffnung 114 der Tintenpatrone 80 ausgerichtet ist und dort hingedrückt wird, die hohle Nadel 113 den Film 115, so das Tinte in der Tintenpatrone 80 in die Tintenspeicherkammer 92 der Tintenzuführeinheit 90 fließen kann.
Wenn der Tintenverbrauch aufgrund des Druckvorgangs etc. fortschreitet, bis Tinte in der letzten Kammer 86 der Tintenpatrone verbraucht ist, liegt die zweite Elektrode 119 in der Luft frei, und die Leitung zu der Elektrode 117 ist unterbrochen, wodurch erfasst wird, dass die Tinte in der Tintenpatrone verbraucht ist. Wenn in diesem Zustand weiter Tinte verbraucht wird, wird die erste Elektrode 118 von Tinte befreit, wodurch erfasst wird, dass die Tinte in der Tintenspeicherkammer 92 verbraucht ist.
Die 18 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist ein Verbindungskanal 120 ausgeformt, welcher verbunden ist mit einer Tintenspeicherkammer 92 und verlängert ist bis hin zu einer Position gegenüber einer Tintenkammer einer Tintenpatrone 80. Zumindest eine hohle Nadel, hohle Nadeln 121, deren Anzahl der Anzahl der Kammern in der Tintenpatrone 80 entspricht in dieser Ausführungsform, ist in die obere Oberfläche des Verbindungskanals 120 eingebaut, um mit dem Verbindungskanal 120 zu kommunizieren.
Die Tintenpatrone 80 ist eingeteilt in mehrere Kammern 84', 85' und 86' durch Trennwände 82' und 83' und mit Tintenzuführöffnungen 125 ausgeformt. Jede Tintenzuführöffnung 125 hat ein Ventil 124, das konstant abwärts mittels einer Feder 123 vorgespannt ist, welche gegenüber der hohlen Nadel 121 in dem Fall positioniert ist, in dem die Tintenpatrone 80 an einer Halterung 122 angebracht ist. Die Tintenzuführöffnungen 125 sind mittels eines Films 126 verschlossen.
Gemäß dieser Ausführungsform durchsticht, wenn die Tintenpatrone 80 in die Halterung 122 eingesetzt und nach unten gedrückt wird, das vordere Ende der hohlen Nadel 121 den Film 126 und drückt das Ventil 124 nach oben, um einen Kanal zu öffnen. Dadurch kann Tinte in jeder Kammer der Tintenpatrone 80 dann in die Tintenspeicherkammer 92 über den Verbindungskanal 120 strömen. Wenn die Tintenpatrone 80 von dem Halter 122 gelöst ist, ist das Ventil 124 nicht durch die hohle Nadel 121 gelagert, und es ist, wie in 18(b) dargestellt, elastisch auf die Tintenzuführöffnung 125 mittels der Feder 123 gedrückt, um so zu verhindern, dass Tinte aus der Tintenzuführöffnung 125 herausströmt.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Tintenzuführöffnung mittels des Ventils 124 verschlossen; wie in den 19 dargestellt, kann jedoch auch eine elastische Platte 127, wie beispielsweise eine Gummiplatte, mit einer Durchgangsöffnung 127a, die sich gegenüber dem vorderen Ende der hohlen Nadel 121 befindet, vorgesehen sein, wobei die Öffnung mittels des Films 126 verschlossen ist. Dies führt zu einem ähnlichen Effekt.
Wenn die Tintenpatrone 80 mit der Halterung 122 ausgerichtet und in die Halterung hineingedrückt wird, durchsticht die hohle Nadel 121 den Film 126 und drückt dann in die Durchgangsöffnung 127a der elastischen Platte 127 hinein und weitet diese, um die Verbindung aufzubauen. In diesem Zustand werden, da der Außenumfang der hohlen Nadel 121 durch die elastische Platte 127 verschlossen ist, das Ausströmen von Tinte, die Verdampfung von Tintenlösungsmittel, und außerdem auch das Einströmen von Luft verhindert. In dieser Ausführungsform wird bevorzugt, dass die hohle Nadel 121 einen Bereich 121a mit kleinem Durchmesser auf der vorderen Seite hat und einen Bereich 121b mit großem Durchmesser mit einem sich verjüngenden vorderen Ende an dem Bereich, der die elastische Platte 127 kontaktiert.
Wenn die Tintenpatrone 80 von der Halterung 122 gelöst wird, wird die hohle Nadel 121 von der elastischen Platte 127 zurückgezogen. Daher wird die Durchgangsöffnung 127a zusammengezogen, um Tinte zu halten mit einer Kapillarkraft, um so das Ausfließen von Tinte nach außen zu verhindern.
Mit Bezug auf die 20 wird nun ein Vorgang zum Zuführen von Tinte zu der Tintenzuführeinheit 3 über die Leitung 8 von der Tintenpatrone 5, die in einem Körper wie in 1 dargestellt eingebaut ist, beschrieben.
Wenn der Schlitten 1 in eine Position der Tintennachfülleinheit 7 bewegt wird und die Tintennachfülleinheit mit der Tintenzuführeinheit 3 verbunden ist, ist der Tinteneinlass 9 der Tintenzuführeinheit 3 in Verbindung mit der Tintenpatrone 5 durch eine Leitung 8', die sich von der Tintennachfülleinheit 7 und der Leitung 8 über eine Kopplung 130 erstreckt, und die offene Luftöffnung 21 ist mit der Pumpeneinheit 10 über Leitungen 11' verbunden, die sich von der Tintennachfülleinheit 7 und der Röhre 11 aus erstrecken, und zwar über eine Kopplung 131.
Wenn die Pumpeneinheit 10 der Tintennachfülleinheit 7 in diesem Zustand betrieben wird, nimmt der Druck in der Tintenspeicherkammer 36 ab, Tinte in der Tintenpatrone 5 wird zu dem Tinteneinlass 9 über die Leitungen 8 und 8' gezogen und über die Kopplung 130, und strömt in die Tintenspeicherkammer 36 durch den Tintenzuführkanal 38.
Da sich das untere Ende 38b des Tintenzuführkanals 38 am Boden der Tintenspeicherkammer 36 befindet und ein Zwischenraum G zwischen dem unteren Ende 38b und der Tinteneinflussöffnung 39 des Ventilhalses 37 existiert, werden Luftbläschen, die entlang mit dem Tintenanstieg durch Auftrieb in dem Zwischenraum G strömen, durch die Wand 34 unterbrochen, die die Ventilkammer 37 definiert, und bewegen sich zum oberen Teil der Tintenspeicherkammer 36, ohne in die Ventilkammer 37 einzufließen.
Wie oben beschrieben, kann, da Unterdruck auf die Tintenspeicherkammer 36 aufgebracht wird und Tinte in der Tintenpatrone 5 angesaugt wird, Tinte in die Tintenspeicherkammer 36 eingespritzt werden, ohne dass Luftbläschen in die Ventilkammer 37 eintreten.
Nachdem die Tintenspeicherkammer 36 mit einer vorbestimmten Menge an Tinte nachgefüllt worden ist, wird der Tinteneinlass 9 verschlossen, und dann wird die Pumpeneinheit 10 der Tintennachfülleinheit 7 betrieben, um den Druck der Tinte in der Tintenspeicherkammer 36 zu reduzieren, so dass Tinte in der Tintenspeicherkammer voll entgast werden kann. Natürlich strömt, da Druck in der Tintenspeicherkammer 36 abnimmt und der Differentialdruckventilmechanismus 50, der zwischen der Tintenspeicherkammer 36 und dem Druckkopf 4 angeschlossen ist, als Rückschlagventil dient, keine Luft ein über den Druckkopf 4, und keine unnötig hohe Saugkraft wirkt auf den Druckkopf ein.
Wenn ein Druckfehler auftritt durch beispielsweise Verstopfen des Druckkopfs 4 während beispielsweise eines Druckvorgangs, wird der Druckkopf 4 durch eine Kappe 132 verschlossen, und eine Saugpumpe 133 wird betrieben, so dass eine sogenannte Ausspritzwiederherstellung ausgeführt wird.
Wenn Unterdruck durch den Deckel 132 aufgebracht wird, wirkt der Unterdruck auf den Differentialdruckventilmechanismus 50 von der Nut 44 aus, die einen Tintenkanal bildet, über den Tintenführungsweg 4a. Da der Differentialdruckventilmechanismus 50 offen ist, wenn Druck auf der Seite des Druckkopfs 4 abnimmt, wie oben beschrieben, wird Tinte in der Ventilkammer 37 mittels des Filters 56 gefiltert (siehe 5), tritt durch den Differentialdruckregelmechanismus 50 hindurch und strömt in den Druckkopf 4 ein.
Bei diesem Ausspritzwiederherstellvorgang gelangt, wenn die Tintenpatrone 5 mit der Tintenzuführeinheit 3 über die Kopplung 130 verbunden ist und die Ausspritzwiederherstellung ausgeführt wird, wobei die offene Luftöffnung 21 verschlossen ist, stark entgaste Tinte schnell von der Tintenpatrone zu der Tinteneinflussöffnung 39 im unteren Teil der Wand 34, die die Ventilkammer 37 definiert, so dass die Tinte in die Ventilkammer 37 einströmt, ohne die Entgasungsrate zu reduzieren. Selbst wenn Luftbläschen erzeugt werden, wenn die Tintenpatrone 5 und die Tintenzuführeinheit 3 verbunden sind, treten diese Luftbläschen nie in die Ventilkammer 37 ein, wie es oben beschrieben ist.
Wenn der Tinteneinlass 9 und die Luftöffnung 21 verschlossen gehalten werden, nimmt außerdem der Druck in der Tintenspeicherkammer 36 ab, so dass in der Tinte gelöste Luft daraus ausgegeben wird hin zum oberen Raum in der Tintenspeicherkammer 36. Demzufolge kann die Entgasungsrate der Tinte wiederhergestellt werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Tintenzuführeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Differentialdruckventil mit einer Schraubenfeder und einer beweglichen Membran, die elastisch einen Ventilsitz mit der Schraubenfeder kontaktieren kann. Da der Druck von einem Tintenstrahldruckkopf zugeführter Tinte mittels der Schraubenfeder negativ gehalten wird, kann die Fluktuation der beweglichen Membran im Zusammenhang mit der Bewegung eines Schlittens mittels der Schraubenfeder unterdrückt werden. Daher kann Tinte stabil zu dem Druckkopf geleitet werden, während ein geeigneter Unterdruck aufrecht erhalten wird.

Claims

Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, umfassend einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf (4), der an einem Schlitten (1) vorgesehen ist, und Tintenzuführmittel (3, 90), die eine Schraubenfeder (51, 103) aufweisen und an dem Schlitten (1) montiert sind, um Tinte zu dem Aufzeichnungskopf (4) zuzuführen, wobei die Tintenzuführmittel (3, 90) ein Differentialdruckventil (50) mit einer beweglichen Membran (53) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Membran (53) dazu ausgelegt ist, elastisch einen Ventilsitz (57c) mittels der Schraubenfeder (51, 103) zu berühren, wobei die Tintenzuführmittel (3, 90) in einem Behälter aufgenommen sind, der an dem Schlitten (1) montierbar ist und eine Tintenspeicherkammer (36, 92) definiert, die mit einer Tintenzuführöffnung (23) kommuniziert, die dazu ausgelegt ist, mit dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf (4) verbunden zu werden, wobei die bewegliche Membran (53) zwischen dem Ventilsitz (57c) und der Schraubenfeder (51, 103) gelegen ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die bewegliche Membran (53) parallel zu einer Ebene senkrecht zu einer Richtung angeordnet ist, in welcher der Schlitten (1) bewegt wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die bewegliche Membran (53) parallel zu einer Ebene senkrecht zu einer Richtung angeordnet ist, in welcher der Schlitten (1) bewegt wird; und eine Mehrzahl der Behälter ist an dem Schlitten (1) montiert und benachbart zueinander in der Richtung angeordnet, in welcher der Schlitten (1) bewegt wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die bewegliche Membran (53) parallel zu einer vertikalen Ebene angeordnet ist, die parallel zu einer Richtung ist, in welcher der Schlitten (1) bewegt wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher ein Haupttank (80) auf eine Körperseite eines Gehäuses (30) eingebaut ist; und Tinte wird zu dem Behälter über eine Leitung zugeführt.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher ein Haupttank (80) an dem Schlitten (1) montierbar ist und dazu ausgelegt ist, an den Tintenzuführmitteln (3, 90) angebracht und von diesen gelöst zu werden.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher ein Haupttank (80) mit einer Verbindungsöffnung (18) ausgestattet ist; und der Behälter ist mit einem hohlen Element (113, 121) ausgestattet, das in die Verbindungsöffnung (81) einführbar ist, während ein fluiddichter Zustand aufrechterhalten ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Verbindungsöffnung (81) mit Ventilmitteln (124) zum normalerweise Abdichten der Verbindungsöffnung (81) durch eine Feder (123) und zum Öffnen der Verbindungsöffnung (81) beim Einführen des hohlen Elements (113, 123) ausgestattet ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei welcher der Haupttank (80) in mehrere Kammern (84, 85, 86) durch eine Trennwand oder Trennwände (82, 83) aufgeteilt ist, die jeweils mit einem Verbindungsloch (82a, 83a) in einem unteren Teil hiervon ausgestattet sind.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Behälter mit einer Tinteneinspritzöffnung (9) ausgestattet ist; und Tintennachfüllmittel (7) sind innerhalb eines Bereichs, in welchem der Schlitten (1) bewegt wird, und in einem Nichtdruckbereich vorgesehen, wobei die Tintennachfüllmittel (7) lösbar mit der Tinteneinspritzöffnung (9) zum Einspritzen von Tinte in Kontakt sind.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend Tintennachfüllmittel (7) zum Nachfüllen von Tinte zu den Tintenzuführmitteln (3, 90), wobei die Tintenzuführmittel (3, 90) in die Tintenspeicherkammer (36, 92) und eine Ventilkammer (37) durch eine Wand (34), die an ihrem unteren Teil mit einer Tinteneinströmöffnung (39) versehen ist, aufgeteilt sind; eine Tinteneinspritzöffnung (9) und eine zur Luft offene Öffnung (21), die mit einem äußeren verbindbar sind, sind an der Tintenspeicherkammer (36, 92) vorgesehen; wobei die Tintennachfüllmittel (7) dazu ausgelegt sind, mit einer Tintenpatrone (5) verbunden zu sein und mit der Tinteneinspritzöffnung (9) der Tintenzuführmittel (3, 90) verbunden zu sein, um Tinte von der Tintenpatrone (5, 80) zu den Tintenzuführmitteln (3, 90) zuzuführen; wobei das Differenzialdruckventil (50), das geöffnet ist, wenn der Druck auf der Seite eines Aufzeichnungskopfes abnimmt, in der Ventilkammer (37) aufgenommen ist; wobei die Nachfüllmittel (7) als Negativdruckerzeugungsmittel zum Zuführen eines negativen Drucks zu der zur Luft offenen Öffnung (21) gebildet sind; und wobei der negative Druck in den Tintennachfüllmitteln (7) auf die Tintenspeicherkammer (36, 92) wirkt, um Tinte zu veranlassen, von der Tintenpatrone (5, 80) über die Tinteneinspritzöffnung zu dem unteren Teil der Tintenspeicherkammer (36, 92) zu strömen, wenn Tinte zu den Tintenzuführmitteln (3, 90) nachgefüllt wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Tintenspeicherkammer (36, 92) mit einem Tintendurchgang gebildet ist, dessen eines Ende mit der Tinteneinspritzöffnung (9) verbunden ist, und dessen anderes Ende sich zu dem unteren Teil der Tintenspeicherkammer (36, 92) erstreckt, und der einen solchen Spalt zu der Tinteneinströmöffnung (39) definiert, um zu ermöglichen, dass Luftblasen in einströmender Tinte durch Auftrieb ansteigen und aus der Tinteneinströmöffnung (39) austreten.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher Abdeckmittel (132), die den Aufzeichnungskopf (4) abdichten und negativen Druck von einer Saugpumpe erhalten, vorgesehen sind; und ein negativer Druck wird auf den Aufzeichnungskopf (4) über die Abdeckmittel (132) aufgebracht, wobei die Tinteneinspritzöffnung (9) und die zur Luft offene Öffnung (21) abgedichtet sind, so dass Tinte in der Tintenspeicherkammer (36, 92) entgast werden kann.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher Abdeckmittel (132), welche den Aufzeichnungskopf (4) abdichten und einen negativen Druck von einer Saugpumpe erhalten, vorgesehen sind; negativer Druck wird auf den Aufzeichnungskopf (4) über die Abdeckmittel (132) in einem Zustand aufgebracht, in welchem die Tinteneinspritzöffnung (9) und die Tintenpatrone (5, 80) verbunden sind, und die zur Luft offene Öffnung (21) ist abgedichtet, so dass Tinte in der Ventilkammer (36, 92) ersetzt werden kann, während Tinte von dem Aufzeichnungskopf (4) ausgestoßen wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 11, ferner umfassend Abdeckmittel (132), welche den Aufzeichnungskopf (4) abdichten und einen negativen Druck von einer Saugpumpe erhalten, wobei die Tinteneinspritzöffnung (9) mit dem unteren Teil der Tintenspeicherkammer (36, 92) in der Nähe einer stromaufwärts gelegenen Seite des Differenzialdruckventils (50) über einen Durchgang kommuniziert, der von der Tintenspeicherkammer (36, 92) isoliert ist, und wobei die Abdeckmittel (132) derart angeordnet und aufgebaut sind, um einen negativen Druck auf den Aufzeichnungskopf (4) in einem Zustand aufzubringen, in welchem die Tintenpatrone (5, 80), die entgaste Tinte aufnimmt, und die Tinteneinspritzöffnung (9) verbunden sind, so dass Tinte in der Ventilkammer (36, 92) durch entgaste Tinte ersetzt werden kann, während Tinte von dem Aufzeichnungskopf (4) ausgestoßen wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Tintentank zum Nachfüllen von Tinte zu den Tintenzuführmitteln (3, 90), wobei der Tintentank mit der Umgebungsluft über die zur Luft offene Öffnung (21) kommuniziert, die an den Tintenzuführmitteln (3, 90) vorgesehen ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher eine Innenseite des Tintentanks in mehrere Tintenkammern durch Trennwände mit Verbindungsöffnungen aufgeteilt ist; und die Verbindungsöffnungen sind tiefer gelegen als die von der Tinteneinspritzöffnung entfernt sind, so dass der Tintentank Tinte zu den Tintenzuführmitteln (3, 90) sequentiell von einer der Tintenkammern zu einer anderen zuführen kann.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher ein Raum innerhalb jeder Tintenkammer, von welchem Tinte zu den Tintenzuführmitteln (3, 90) zugeführt worden ist, mit der Umgebungsluft über die zur Luft offene Öffnung (21) kommuniziert.