DE60311716T2

DE60311716T2 - Tintenzufuhrvorrichtung, Tintenstrahldruckvorrichtung, Tintenbehälter, Tintennachfüllbehälter und Tintenstrahlpatrone

Info

Publication number: DE60311716T2
Application number: DE60311716T
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Ohta-ku Kuwabara; Hiroyuki Ohta-ku Ishinaga; Tetsuya Ohta-ku Ohashi; Ryoji Ohta-ku Inoue; Hideki Ohta-ku Ogura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: KR20040029268A; KR100567302B1; US6969161B2; CN1261304C; ATE353765T1; CN1496842A; US20040061748A1; DE60311716D1; EP1403067A1; EP1403067B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tintenzufuhrvorrichtung zur Zufuhr von Tinte durch einen Verbindungsabschnitt, der verbunden und gelöst werden kann, eine Tintenstrahldruckvorrichtung, einen Tintenbehälter, einen Tintennachfüllbehälter und eine Tintenstrahlpatrone.
Unter den Druckvorrichtungen, die ein Bild auf ein Druckmedium durch Aufbringen von Tinte von einem Druckkopf auf ein Druckmedium drucken, gibt es eine serielle Abtastdruckvorrichtung, die Tinte von dem Druckkopf auf das Druckmedium beim Bewegen des Druckkopfes aufbringt. Als Druckkopf kann ein Tintenstrahldruckkopf, der Tinte in Richtung des Druckmediums ausstrahlen kann, verwendet werden.
Allgemein drucken serielle Abtastdruckvorrichtungen unter Verwendung eines Tintenstrahldruckkopfes ein Bild auf ein Druckmedium durch wiederholte abwechselnde zwei unterschiedliche Vorgänge, wovon der eine Tinte von dem Druckkopf auf das Druckmedium beim Bewegen des Druckkopfes in einer Hauptabtastrichtung längs eines Wagens, an dem der Druckkopf befestigt ist, ausstrahlt, und wovon der andere das Druckmedium in einer Unterabtastrichtung, die die Hauptabtastrichtung kreuzt, zuführt. Die Tinte, die der Druckkopf ausstrahlt, wird von einem Tintentank zugeführt.
Ein Verfahren der Tintenzuführung zum Druckkopf umfasst das Befestigen eines großen Tintentanks zusammen mit dem Druckkopf an dem Wagen und das Zuführen der Tinte von dem großen Tintentank zum Druckkopf. Mit diesem Verfahren wird jedoch durch das Befestigen des großen Tintentanks an dem Wagen das Gewicht des Wagens erhöht, wodurch es schwierig ist, den Wagen in der Hauptabtastrichtung mit hoher Geschwindigkeit stabil anzutreiben und was zu einer möglichen Vergrößerung einer Wagenantriebsvorrichtung führt. Ein anderes Tintenzuführverfahren umfasst das Einbauen eines Tintentanks an einer bestimmten Position in der Druckvorrichtung und das Zuführen der Tinte von dem Tank zu dem Druckkopf auf dem Wagen durch ein flexibles Rohr. Dieses Verfahren hat ebenfalls den Nachteil, dass Veränderungen in der Wagenbewegungslast und dem Tintenzuführdruck aufgrund von Verformungen des Rohres, wenn sich der Wagen bewegt, die Qualität eines gedruckten Bildes verschlechtern können.
Der Erfinder dieser Erfindung hat bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen, die diese Nachteile überwindet (Patentveröffentlichung 1).
Die bereits vorgeschlagene Vorrichtung weist einen relativ kleinen an einem Wagen befestigten Untertank auf, um Tinte dem Druckkopf zuzuführen und weist einen relativ großen an einer bestimmten Stelle in der Druckvorrichtung eingebauten Haupttank auf, wobei die Tinte von dem Haupttank dem Untertank zugeführt wird, wenn der Wagen eine bestimmte Position erreicht. D.h., wenn sich der Wagen zu der bestimmten Position bewegt, werden eine Verbindung an dem Haupttank und eine Verbindung an dem Untertank miteinander verbunden, um einen Tintenzufuhrweg und einen Tintenrückführweg zwischen dem Haupttank und dem Untertank zu bilden. Dann wird Tinte unter Druck von dem Haupttank durch den Tintenzuführweg zum Untertank geführt, bis sie den Untertank überfüllt, wobei die überfüllte Tinte zusammen mit der Luft in dem Untertank zu dem Haupttank durch den Tintenrückführweg zurückgeführt wird. Nachdem der Untertank gefüllt und mit Tinte überfüllt ist, wird der Wagen von der bestimmten Position weg bewegt, um die Verbindung des Untertanks von der Verbindung des Haupttanks zu trennen, wodurch der Tintenzuführweg und der Tintenrückführweg unterbrochen werden.
Eine derartige Druckvorrichtung kann die Nachteile mit der üblichen Vorrichtung überwinden, wenn ein großer Tintentank an dem Wagen befestigt ist, und wenn Tinte durch ein flexibles Rohr zugeführt wird.
Die Patentveröffentlichung 2 beschreibt eine Konstruktion, bei der zwei Verbindungsabschnitte, ein erster und ein zweiter Verbindungsabschnitt, zur Zuführung von Tinte von einem ersten Tintenbehälter außerhalb des Wagens zu einem zweiten Tintenbehälter an dem Wagen verwendet werden.
Bei diesem Tintenzufuhrsystem ist eine Negativdruckerzeugungseinrichtung unter Verwendung eines Kapillarrohres an der Druckkopfseite vorgesehen. Während eines Druckvorgangs wird Umgebungsluft positiv von einer At mosphärenverbindungsöffnung an dem Druckkopf in den zweiten Tintenbehälter an der Druckkopfseite geleitet. Wenn ein an dem Druckkopf vorgesehener Tintensensor erfasst, dass eine Resttinte in dem zweiten Tintenbehälter geringer als ein vorbestimmtes Niveau ist, bewegt sich der Wagen zu einer Ausgangsposition, wo eine mit dem ersten Verbindungsabschnitt verbundene Pumpe Luft von dem zweiten Tintenbehälter abpumpt und gleichzeitig Tinte von dem ersten Tintenbehälter, der mit dem zweiten Verbindungsabschnitt verbunden ist, in dem zweiten Tintenbehälter pumpt. D.h., der erste Verbindungsabschnitt ist höher in Schwerkraftrichtung und der zweite Verbindungsabschnitt ist niedriger als der zweite Tintenbehälter an dem Wagen angeordnet. Die Luft in dem zweiten Tintenbehälter wird mittels einer Saugeinrichtung, wie zum Beispiel einer Pumpe, durch den ersten Verbindungsabschnitt abgeführt, was zu einer Erhöhung eines negativen Drucks im zweiten Tintenbehälter führt, der Tinte vom ersten Tintenbehälter in den zweiten Behälter durch den zweiten Verbindungsabschnitt zum Auffüllen der Tinte zieht.

(Patentschrift 1) Japanische Patentveröffentlichung JP 58194560 A .
(Patentschrift 2) Japanische Patentveröffentlichung JP 2001 138 541 A entsprechend US 6,726,313 B1 .

Mit der oben beschriebenen Vorrichtung (Patentschrift 1) wird Tinte weiter dem gefüllten Untertank zugeführt, da die Tinte dem Untertank zugeführt wird, bis der Untertank überfließt. Da es erforderlich ist, die überfließende Tinte vom Untertank zurückzuführen, wird die Druckvorrichtung komplex und groß.
Die Vorrichtung der Patentschrift 2 verwendet ebenfalls eine von einer Pumpe erzeugte Saugwirkung beim Zuführen von Tinte, sodass ihre Größe groß werden kann. Bei dieser Vorrichtung kann weiter, da Luft aktiv in den zweiten Tintenbehälter an dem Wagen während des Druckens zugeführt wird, wenn die Tinte in dem zweiten Tintenbehälter kontinuierlich dem Druckkopf bei einem relativ großen Volumen zum Drucken zugeführt wird, die in den zweiten Tintenbehälter zugeführte Luft in den Druckkopf gesaugt werden, wodurch Druckfehler bewirkt werden. Wenn ein derartiger Fehler vermieden werden soll, muss ein Einbauraum zwischen der Negativdruckerzeugungseinrichtung und dem Druckkopf erhöht werden, um zu verhindern, dass Luft von der Negativdruckerzeugungseinrichtung in den Druckkopf eingesaugt wird. Dies führt zu Begrenzungen der Anordnungen und Größen.
Die Luft in dem zweiten Tintenbehälter an dem Wagen expandiert und kontrahiert infolge der Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel von Umgebungstemperatur- und Druckänderungen, wodurch Druckänderungen in dem zweiten Tintenbehälter bewirkt werden. Positive Drücke aufgrund von Druckänderungen können eine Tintenleckage aus den Düsen des Druckkopfs bewirken. Umgekehrt führt ein übermäßiger negativer Druck zu einer ungeeigneten Tintenausstrahlung oder einem Fehler beim Ausstrahlen der Tinte. Bei der Konstruktion der Vorrichtung der Patentschrift 2 ist es daher erforderlich, die Größe des Kapillarrohres zu erhöhen, das ebenfalls als Puf fer dient, um die Zuverlässigkeit sicherzustellen. Hierdurch wird eine Verminderung der Größe des Druckkopfes behindert.
Eine Erhöhung der Größe des Kapillarrohres kann weiter zu einer größeren Größe des Druckkopfes und einer aufwendigeren Konstruktion führen.
Wenn weiter eine Einrichtung, die ein Gas aus dem zweiten Tintenbehälter zwangsevakuiert, wie zum Beispiel eine Pumpe, nicht verwendet wird, und insbesondere, wenn der zweite Tintenbehälter an dem Wagen hermetisch abgeschlossen ist (d.h., wenn der zweite Tintenbehälter ausschließlich seines Verbindungsabschnitts für den ersten Tintenbehälter und für den Druckkopf virtuell einen hermetisch geschlossenen Raum bildet), kann das Gas in dem zweiten Tintenbehälter nicht entfernt werden, sondern baut sich in dem zweiten Tintenbehälter auf. Wenn eine Einrichtung, wie zum Beispiel eine Pumpe, zur Zwangsbewegung eines Gases aus dem zweiten Tintenbehälter nicht verwendet wird, kann, auch wenn die Tinte intermittierend von dem ersten Tintenbehälter zum zweiten Tintenbehälter zugeführt wird, das im zweiten Tintenbehälter angesammelte Gas nicht entfernt werden, und verschlechtert die Wirksamkeit des Tintennachfüllens in den zweiten Tintenbehälter.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tintenzufuhrvorrichtung, eine Tintenstrahldruckvorrichtung, einen Tintenbehälter, einen Tintennachfüllbehälter und eine Tintenstrahlpatrone zu schaffen, die, wenn intermittierend Tinte durch einen lösbaren Ver bindungsabschnitt zugeführt wird, ein bestimmtes Tintenvolumen leicht und störungsfrei zuführen kann.
Weiter ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Tintenzufuhrvorrichtung, eine Tintenstrahldruckvorrichtung, einen Tintenbehälter, einen Tintennachfüllbehälter und eine Tintenstrahlpatrone zu schaffen, die schnell und störungsfrei ein Gas, das in die Tintenzufuhrvorrichtung eingetreten ist, wenn Tinte intermittierend von dem Tintenbehälter in den Tintennachfüllbehälter durch lösbare Verbindungsabschnitte zugeführt wird, ausgeben kann, ohne die Konstruktion und den Mechanismus zu komplizieren.
Entsprechend wird erfindungsgemäß eine Tintenzufuhrvorrichtung geschaffen, umfassend
eine erste Tintenspeicherzone zum Speichern von Tinte und
eine mit der ersten Tintenspeicherzone über eine Verbindungseinrichtung verbundene zweite Tintenspeicherzone zur Zuführung der Tinte von der ersten Tintenspeicherzone zur Zuführung zu einem Druckkopf,
wobei die Verbindungseinrichtung die zweite Tintenspeicherzone lösbar mit der ersten Tintenspeicherzone verbindet, und, wenn die zwei Tintenspeicherzonen verbunden sind, mehrere Verbindungswege gebildet werden, die die zwei Tintenspeicherzonen miteinander verbinden,
wobei weiter die zweite Tintenspeicherzone, ausschließlich der mehreren Verbindungswege und eines Verbindungsabschnitts mit dem Druckkopf virtuell einen hermetisch abgeschlossenen Raum bildet,
wobei weiter, wenn die Tinte in die zweite Tintenspeicherzone durch mindestens einen der mehreren Verbindungswege von der ersten Tintenspeicherzone aufgefüllt wird, ein in der zweiten Tintenspeicherzone vorhandenes Gas durch mindestens einen anderen Verbindungsweg zu der ersten Tintenspeicherzone überführt werden kann,
wobei weiter die erste Tintenspeicherzone einen Raum zur Aufnahme des von der zweiten Tintenspeicherzone überführten Gases aufweist.
Erfindungsgemäß wird weiter eine Tintenstrahldruckvorrichtung zum Drucken eines Bildes auf ein Druckmedium unter Verwendung eines Tintenstrahldruckkopfes geschaffen, wobei die Tintenstrahldruckvorrichtung eine Tintenzufuhrvorrichtung wie oben beschrieben als Vorrichtung zur Zufuhr von Tinte zum Tintenstrahldruckkopf aufweist.
Erfindungsgemäß wird weiter ein Tintenbehälter geschaffen, der durch eine Verbindungseinrichtung mit einem Tintenauffüllabschnitt zur Zufuhr von von dem Tintenauffüllabschnitt aufgefüllter Tinte zu einem Druckkopf verbunden ist, wobei die Verbindungseinrichtung mehrere Verbindungswege bildet, die den Tintenbehälter lösbar mit dem Tintenauffüllabschnitt verbindet, und, wenn der Tintenbehälter mit dem Tintenauffüllabschnitt verbunden ist, diese miteinander in Verbindung stehen, wob
ei der Tintenbehälter, ausschließlich der mehreren Verbindungswege und eines Verbindungsabschnitts mit dem Druckkopf virtuell einen hermetisch abgeschlossenen Raum bildet,
wobei weiter, wenn Tinte von dem Tintenauffüllabschnitt zu dem Tintenbehälter durch mindestens einen der mehreren Verbindungswege aufgefüllt wird, ein in dem Tintenbehälter vorhandenes Gas zu dem Tintenauffüllabschnitt durch mindestens einen anderen Verbindungsweg überführt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird weiter eine Tintenstrahlpatrone geschaffen, umfassend
einen Tintenbehälter wie oben beschrieben und
einen Druckkopf zum Ausstrahlen von dem Tintenbehälter zugeführter Tinte.
Gemäß der Erfindung wird weiter ein Tintennachfüllbehälter geschaffen, der durch eine Verbindungseinrichtung mit einem Tintenbehälter zum Auffüllen von Tinte in den Tintenbehälter verbunden ist, wobei der Tintenbehälter Tinte einem Druckkopf zuführt,
wobei die Verbindungseinrichtung den Tintenbehälter mit dem Tintennachfüllbehälter lösbar verbindet, und, wenn der Tintenbehälter und der Tintennachfüllbehälter verbunden sind, mehrere den Tintenbehälter und den Tintennachfüllbehälter miteinander verbindende Verbindungswege bildet,
wobei weiter der Tintenbehälter ausschließlich der mehreren Verbindungswege und eines Verbindungsabschnitts mit dem Druckkopf einen virtuell hermetisch abgeschlossenen Raum bildet,
wobei weiter, wenn Tinte in den Tintenbehälter von dem Tintennachfüllbehälter durch mindestens einen der mehreren Verbindungswege nachgefüllt wird, ein in dem Tintenbehälter vorhandenes Gas durch mindestens einen anderen Verbindungsweg zu dem Tintennachfüllbehälter überführt werden kann,
wobei weiter der Tintennachfüllbehälter einen Raum zur Aufnahme des von dem Tintenbehälter überführten Gases aufweist.
In einer Vorrichtung, die intermittierend Tinte von dem ersten Tintentank (Tintenachfüllbehälter) zu dem zweiten Tintentank (Tintenbehälter) durch einen lösbar Verbindungsabschnitt zuführt, kann die Konstruktion gemäß der Erfindung wirksam Gas von dem zweiten Tintentank während der Tintenzuführung abführen. Das Gas in dem zweiten Tintentank kann in den ersten Tintentank ausgegeben werden, und da das in den ersten Tintentank ausgegebene Gas sich nach oben bewegt, wird eine Rückführung in den zweiten Tintentank verhindert. Dies beruht auf dem unten beschriebenen Prinzip.
Wenn der zweite Tintentank mit dem ersten Tintentank durch eine Verbindungseinrichtung verbunden ist, bewirkt ein negativer Druck in dem zweiten Tintentank oder eine Druckdifferenz aufgrund einer Höhendifferenz zwischen dem ersten und zweiten Tintentank, dass Tinte von dem ersten Tintentank in den zweiten Tintentank durch mindestens einen der mehreren Verbindungswege gesaugt wird. Da das Tintennachfüllen weiter durchgeführt wird, wird das in dem zweiten Tintentank verbleibende Gas durch mindestens einen anderen Verbindungsweg zu dem ersten Tintentank ausgegeben. Wenn beispielsweise eine Wand des zweiten Tintentanks durch eine flexible Folie oder ein elastisches Teil gebildet wird, wird die Wand in eine Richtung bewegt, die ein inneres Volumen des zweiten Tintentanks erhöht, wenn das Tintennachfüllen durchgeführt wird. Wenn die Wandbewegung ihre Grenze erreicht, nimmt das Tintenniveau in dem zweiten Tintentank zu, wodurch das Gas in dem zweiten Tintentank zu dem ersten Tintentank herausgedrückt wird. Dabei gibt durch Anordnen einer Öffnung von mindestens einen der Verbindungswege an der Seite des zweiten Tintentank an einer höheren Stelle als einer Öffnung des anderen Verbindungswegs mindestens ein Verbindungsweg weiter Gas von dem zweiten Tank in den ersten Tintentank, auch nachdem der andere Verbindungsweg in die Tinte im zweiten Tintentank eingetaucht ist. Der Nachfüllvorgang der Tinte, begleitet von eine Gasausgabe, kann weiter durchgeführt werden, bis das Tintenniveau im zweiten Tintentank mindestens den einen Verbindungsweg erreicht.
Gemäß der Erfindung kann beim intermittierenden Zuführen von Tinte von einer ersten Tintenspeicherzone zu einer zweiten Tintenspeicherzone durch eine lösbare Verbindungseinrichtung Tinte wirksam in die zweite Tintenspeicherzone zugeführt werden, wobei Gas von der zweiten Tintenspeicherzone ausgegeben wird. Gemäß der Erfindung wird die Zuführung der Tinte von der Gasausgabe begleitet, ohne dass eine Antriebsquelle, wie zum Beispiel eine Pumpe, und keine besondere Zeit zur Ausgabe des Gases erforderlich ist.
Wenn das Tintenniveau in der zweiten Tintenspeicherzone eine Position des Gasausgabeverbindungswegs erreicht, wird die Tintenzuführung automatisch unterbrochen. Auf diese Weise kann ein zur Füllung der zweiten Tintenspeicherzone erforderliches Volumen der Tinte der zweiten Tintenspeicherzone zugeführt werden.
Die obigen Aufgaben, Ziele und Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine schematische Aufsicht der wesentlichen Teile einer Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Grundkonstruktion einer in der Tintenstrahldruckvorrichtung von 1 verwendeten Tintenzufuhrvorrichtung;
3A, 3B, 3C und 3D Schnittansichten zur Darstellung, wie die Tintenzufuhrvorrichtung von 2 arbeitet;
4A und 4B Schnittansichten zur Darstellung eines Verbindungsabschnitts der Verbindungseinrichtung in dem Tintenzufuhrsystem von 2 im getrennten und verbundenen Zustand;
5 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Grundkonstruktion eines Tintenzufuhrsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6A, 6B, 6C und 6D Schnittansichten zur Darstellung, wie die Tintenzufuhrvorrichtung von 5 arbeitet;
7A und 7B Schnittansichten zur Darstellung, wie das Tintenzufuhrsystem von 5 arbeitet;
8 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Tintentanks gemäß der vorliegenden Erfindung;
9A, 9B und 9C Erläuterungsdiagramme zur Darstellung, wie eine Tankfolie des Tintentanks von 8 ausgebildet ist;
10A ein Verfahren zur Herstellung einer Federeinheit in dem Tintentank von 8, und 10B ein Verfahren zur Herstellung einer Feder-/Sitzeinheit in dem Tintentank von 8;
11A und 11B ein Verfahren zur Herstellung einer Feder-/Sitz-/Rahmeneinheit in dem Tintentank von 8;
12 ein Verfahren zum Verbinden der Feder-/Sitzeinheit und der Feder-/Sitz-/Rahmeneinheit in dem Tintentank von 8;
13A und 13B Schnittansichten der wesentlichen Abschnitte des Verbindungsverfahren von 12;
14 ein Verfahren zum Befestigen des Tintentanks von 8;
15 eine Schnittansicht zur Darstellung der wesentlichen Abschnitte des Tintentanks von 14 im befestigten Zustand;
16 eine Schnittansicht zur Darstellung der Grundkonstruktion einer Tintenzufuhrvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wenn zwei Bauteile der Tintenzufuhrvorrichtung getrennt sind;
17 eine Schnittansicht zur Darstellung der Grundkonstruktion der Tintenzufuhrvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung, wenn zwei Bauteile der Tintenzufuhrvorrichtung verbunden sind;
18A, 18B, 18C, 18D, 18E und 18F Schnittansichten zur Darstellung, wie die Tintenzufuhrvorrichtung von 16 arbeitet;
19A und 19B Schnittansichten zur Darstellung eines Druckausgleichs in der Tintenzufuhrvorrichtung von 16;
20A, 20B und 20C Schnittansichten zur Darstellung weiterer beispielhaften Konstruktionen des ersten Tintenbehälters gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
21A, 21B, 21C und 21D Schnittansichten zur Darstellung, wie eine Tintenzufuhrvorrichtung in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet;
22A und 22B Schnittansichten zur Darstellung, wie die Tintenzufuhrvorrichtung in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet;
23A und 23B Schnittansichten zur Darstellung, wie eine Tintenzufuhrvorrichtung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet;
24A und 24B Schnittansichten zur Darstellung, wie eine Tintenzufuhrvorrichtung einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet;
25 eine Schnittansicht zur Darstellung der Grundkonstruktion einer Tintenzufuhrvorrichtung einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
26 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung der Konstruktion eines wesentlichen Abschnitts eines Verbindungswegs in einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
27 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Konstruktion eines zweiten Tintenbehälters einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für einen Tintenstrahldrucker werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In dieser Beschreibung bedeutet „Drucken oder Aufzeichnen" die Ausbildung von Bildern und Mustern, einschließlich bezeichnender Information, wie zum Beispiel Zeichen und Figuren, auf einem Druckmedium oder die Verarbeitung des Druckmediums, gleichgültig, ob die gedruckte Information bezeichnend oder nicht be zeichnend oder ob sie latent oder für das menschliche Auge sichtbar ist.
Das Wort „Druckmedium" bezeichnet nicht nur allgemein in Druckern verwendetes Papier, sondern ebenfalls Materialien, die Tinte aufnehmen können, wie zum Beispiel Gewebe, Kunststofffolie, Metallblech, Glas, Keramik, Holz und Leder. Im Folgenden bezieht sich das Druckmedium ebenfalls auf „Druckpapier" oder einfach „Papier".
Auf dem Gebiet des Tintenstrahldruckens kann sich die vorliegende Erfindung ebenfalls auf die Zuführung einer Verarbeitungsflüssigkeit für das Druckmedium in der gleichen Weise wie die Tinte beziehen.
(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
[Grundkonstruktion der Druckvorrichtung]
1 zeigt eine schematische Aufsicht zur Darstellung einer Grundkonstruktion eines Tintenstrahldruckers als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 ist eine Tintenstrahlpatrone (im Folgenden als „Kopfeinheit" bezeichnet) 1 an einem Wagen 202 angeordnet und lösbar befestigt. Die Kopfeinheit 1 umfasst einen Tintenstrahldruckkopf, einen mit dem Druckkopf verbundenen zweiten Tintentank und zwei Rohre 12, 13, die mit dem zweiten Tintentank in Verbindung stehen. Eins der Rohre 12 wird als Tintenzuführrohr bezeichnet, da es hauptsächlich die Funktion der Tintenzuführung zum zweiten Tintentank hat. Das andere Rohr 13 wird als Gasabführrohr bezeichnet, da es hauptsächlich die Funktion der Abführung von Luft von dem zweiten Tintentank hat. Wie weiter unten beschrieben, wird jedoch die Tintenzuführung und die Luftabführung von jedem der beiden Rohre 12, 13 durchgeführt. Somit bedeuten die Bezeichnungen nicht, dass sie entweder der Tintenzuführung oder der Luftabführung zugeordnet sind. Der zweite Tintentank und die zwei Rohre 12, 13 bilden zusammen eine zweite Tintenspeicherzone. Der Tintenstrahldruckkopf ist mit einem elektrischen Verbindungsabschnitt (Verbinder) versehen, der ein Treibersignal zu jedem Tintenstrahlabschnitt oder einer Düse über einen externen Signaleingabeanschluss überträgt. Der Wagen 202 weist einen Verbindungshalter zur Übertragung des Treibersignals zum Verbinder auf.
Der Wagen 202 wird auf einer in den Grundkörper der Vorrichtung eingebaute Führungswelle 203 so geführt, dass er in einer Hauptabtastrichtung, bezeichnet mit einem Pfeil X, hin- und herbewegbar ist. Der Wagen wird von einem Hauptabtastmotor 204 über einen Antriebsmechanismus, umfassend eine Motorriemenscheibe 205, eine angetriebene Riemenscheibe 206 und einen Taktriemen 207 zur Steuerung seiner Position und Bewegung angetrieben. Der Wagen 202 weist ebenfalls einen Ausgangspositionssensor 210 auf, und eine Abschirmplatte 216 ist an einer bestimmten Position in dem Grundkörper eingebaut. Wenn der Ausgangspositionssensor 210 am Wagen 202 sich über die Abschirmplatte 216 hinaus bewegt, wird bestimmt, dass der Wagen 202 sich an der Ausgangsposition befindet. Es ist ebenfalls möglich, die Position des Wagens 202 unter Verwendung der Ausgangsposition als Bezugsposition zu bestimmen.
Druckmedien 208, wie zum Beispiel Druckpapier und Kunststofffolien werden ergriffen und nach unten in 1 nacheinander von einer Auto-Blattzuführeinrichtung (ASF) 212 durch Betätigung eines Zuführmotors 215 zur Drehung einer Aufnahmewalze 211 über Zahnräder zugeführt. Das Druckmedium 208 wird weiter in einer Unterabtastrichtung, bezeichnet mit einem Pfeil Y, durch die Drehung einer Transportwalze 209 zugeführt, um sich über eine Druckposition, die einer Düsenreihenfläche des Druckkopfes der Kopfeinheit 1 gegenüberliegt, zu bewegen. Die Transportwalze 209 wird von einem LF-Motor 214 über Zahnräder gedreht. Eine Entscheidung, ob das Druckmedium 208 zugeführt wurde und eine Entscheidung über eine vordere Endposition des Druckmediums 208 während der Papierzuführung werden durchgeführt, wenn das Druckmedium 208 die Position eines Papierendsensors 213 überläuft. Der Papierendsensor 213 wird ebenfalls verwendet, um eine hintere Endposition des Druckmediums 208 zu erfassen, um eine gegenwärtige Druckposition des Druckmediums 208 auf der Grundlage der erfassten hinteren Endposition zu berechnen.
Das Druckmedium 208 wird auf seiner Rückseite von einer Platte (nicht dargestellt) gelagert, sodass es eine flache Oberfläche an der Druckposition bildet. Die Kopfeinheit 1 wird in dem Wagen 202 so gehalten, dass die nach unten von dem Wagen 202 vorstehende Düsenreihenfläche des Druckkopfes parallel zum Druckmedium 208 an der Druckposition angeordnet ist.
Die Kopfeinheit 1 ist am Wagen 202 so befestigt, dass die Richtung einer Reihe von Düsen in der vorderen Fläche des Druckkopfes die Hauptabtastrichtung X kreuzt. Die Kopfeinheit 1 strahlt Tintentröpfchen von der Düsenreihe im Druckkopf auf das Druckmedium 208 zur Ausbildung eines Bildes aus.
Ein Aufbereitungsmechanismus 201, der eine Kappe aufweist, dient zum Absaugen von Tinte aus den Düsen des Druckkopfes der Kopfeinheit 1 und zum Schutz der Düsenreihe. Dieses Kappenteil wird von einem nicht gezeigten Motor angetrieben, sodass es in oder aus einer hermetischen Berührung mit der Düsenreihe gebracht werden kann. Das Kappenteil ist allgemein aus Gummi ausgebildet, um eine ausreichend luftdichte Dichtung zwischen der Düsenreihe und dem Kappenteil sicherzustellen, wenn das Kappenteil gegen die Fläche des Druckkopfes gedrückt wird. Wenn das Kappenteil hermetisch die Düsenreihe umschließt, wird die Innenseite des Kappenteils mittels einer Saugpumpe evakuiert, um Tinte von den Düsen des Druckkopfes heraus in das Kappenteil zu ziehen. Auf diese Weise wird die Aufbereitung mittels Absaugen durchgeführt. Wenn die Saugpumpe mit dem gegen die Druckkopffläche gedrückten Kappenteil nicht betrieben wird, dient das Kappenteil zum Schutz der Düsen, wenn der Drucker nicht gebraucht wird.
Ein Verbinder 11 verbindet einen zweiten Tintentank 125 (siehe 2) in der Kopfeinheit 1 mit einem ersten Tintentank 51 (siehe 2) zum Auffüllen des zweiten Tintentanks 125 und zum Abführen von Luft aus dem gleichen Tank 125. An der Verbindungseinrichtung 11 ist ein Tintenzuführrohr 12 und ein Gasabführrohr 13 angebracht. Die Verbindungseinrichtung 11 ist an der Fläche der Kopfeinheit 1 vorgesehen, die an der Oberseite der Einheit 1 während des Gebrauchs der Druckvorrichtung angeordnet ist. Wenn sich der Wagen 202 zur Ausgangsposition bewegt, wird die Verbindungseinrichtung 11 mit einer Zuführeinheit 31 (siehe 2), die in den Tintenstrahldrucker eingebaut ist, verbunden. Wie in 2 gezeigt, weist die Zuführeinheit 31 ein Tintenzuführrohr 32 und ein Gasabführrohr 33 auf, die mit dem Tintenzuführrohr 12 bzw. dem Gasabführrohr 13 verbindbar sind. Die Zuführeinheit 31 ist weiter über einen Tintenweg 41 mit dem ersten Tintentank 51 verbindbar. Der Tintenweg 41 wird durch ein hohles Rohr ausgebildet, das einen oberen Teil der Zuführeinheit 31, der oberhalb des Rohres während des Betriebs des Druckers angeordnet ist, und einen unteren Teil des ersten Tintentanks 51, der unterhalb des Rohres während des Betriebs angeordnet ist, verbindet. Der erste Tintentank 51, der Tintenweg 41 und die Zuführeinheit 31 bilden zusammen eine erste Tintenspeicherzone.
4A und 4B sind beispielhafte Ansichten zur Darstellung von Beispielkonstruktionen der Verbindungseinrichtung 11 und der Zuführeinheit 31.
Diese Figuren zeigen eine Konstruktion eines Tintenzuführabschnitts 21 der Verbindungseinrichtung 11 mit dem Tintenzuführrohr 12 und eine Konstruktion des Tintenzuführrohrs 32 der Zuführeinheit 31, die mit dem Tintenzuführabschnitt 21 verbunden ist. Diese Kon struktionen entsprechen ebenfalls denen des Gasausgabeabschnitts der Verbindungseinrichtung 11 mit dem Gasausgaberohr 13 und dem Gasabsaugrohr 33 der Zuführeinheit 31, die mit dem Gasausgabeabschnitt verbunden ist.
Wie in 4A gezeigt, weist das Tintenzuführrohr 32 der Zuführeinheit 31 ein zylindrisches Basisteil 32a auf, in dem eine Kugel 35 und eine Feder 34, die die Kugel 35 gegen ein Gummi 36 drückt, vorgesehen sind. Das Gummi 36 ist an einem Ende des Basisteils 32a angebracht und bildet einen Schlitz. Ein oberer Abschnitt des Basisteils 32a weist Öffnungen 32b auf, die das Innere des Basisteils 32a mit einem Tintenspeicherraum in der Zuführeinheit 31 verbinden. Tinte, die von dem ersten Tintentank 51 durch den Tintenweg 41 und die Öffnungen 32b des Tintenzuführrohres 32 der Zuführeinheit 31 fließt, gelangt in das Basisteil 32a. Im getrennten in 4A gezeigten Zustand verschließt die Kugel 35 den Schlitz in dem Gummi 36, sodass keine Tinte aus dem Tintenzuführrohr 32 austreten kann. Der Tintenzuführabschnitt 21 weist ein Dichtgummi 26, das im Inneren eines Basisteils 21a gleitet, ein Tintenzuführrohr 32, das durch eine mittlere Öffnung in dem Dichtgummi 26 verläuft, und eine den Dichtgummi 26 in der Figur nach oben drückende Feder 24 auf. Das Tintenzuführrohr 12 ist hohl und an seinem vorderen Ende wie eine Nadel zugespitzt und weist eine in einer Seite des vorderen Endes ausgebildete Öffnung 12b auf. Das hohle Tintenzuführrohr 12 steht an seinem unteren Ende mit dem Inneren des zweiten Tintentanks 125 und ebenfalls mit einer Außenseite durch die Öffnung 12b in Verbindung. Die Öffnung 12b ist durch das Dichtgummi 26 im getrennten Zustand von 4A geschlossen.
Wenn sich der Wagen 202 zur Ausgangsstellung bewegt, sind das Tintenzuführrohr 32 und das Tinteneinführrohr 12 der obigen Konstruktion miteinander verbunden, wie in 4B gezeigt. D.h., das Basisteil 32a und das Tintenzuführrohr 32 gelangen in das Basisteil 21a des Tintenzuführabschnitts 21, wobei das Dichtgummi 26 gegen die Kraft der Feder 24 nach unten gedrückt wird. Dies bewirkt, dass das vordere Ende des Tinteneinführrohres 12 im Inneren des Tintenzuführabschnitts 21 durch den Schlitz in den Gummi 36 gelangt und die Kugel 35 in dem Basisteil 32a nach oben gegen die Kraft der Feder 34 drückt. Hierdurch wird die Öffnung 12b des Tintenzuführrohres 12 im Inneren des Basisteils 32a geöffnet und verbindet den ersten Tintentank 51 mit dem zweiten Tintentank 125 durch die Öffnungen 32b.
[Konstruktion und Herstellungsverfahren des zweiten Tintentanks]
Ein Beispiel der Konstruktion und des Herstellungsverfahrens des zweiten Tintentanks 125 wird unter Bezugnahme auf die 8 bis 14 beschrieben.
8 ist eine perspektivische Ansicht des zweiten Tintentanks 125, der mittels der unten beschriebenen Schritte hergestellt wird, wobei der Tintentank eine geschlossene Konstruktion ist, bei der obere und untere Blattfedereinheiten 114 in Öffnungen an der Oberseite und der Unterseite eines rechteckigen Rahmens 115 befestigt sind. Wie unten beschrieben, besteht die Blattfedereinheit 114 aus einer Federeinheit 112 mit einer Feder 107 und einer Druckplatte 109 und einer flexiblen Tankfolie 106. Der Rahmen 115 ist mit einer Tintenzuführöffnung 128 zur Zuführung einer Tinte in dem zweiten Tintentank 125 zu einem Tintenstrahldruckkopf, einer Einsatzöffnung (nicht dargestellt) zum Einsetzen des Tintenzuführrohres 12 und einer Einsetzöffnung (nicht dargestellt) zum Öffnen des Gasauslassrohres 13 ausgebildet.
9A bis 13B zeigen ein Herstellungsverfahren für einen zweiten Tintentank 125. Zuerst werden in den 9A, 9B und 9C die Schritte zur Ausbildung der flexiblen Tankfolie 106 mit einer konvexen Form gezeigt.
Ein Folienmaterial 101 zur Ausbildung der Tankfolie 106 wird aus dem Rohmaterial in eine Folie mit großer Größe ausgebildet, und das Folienmaterial 101 ist ein wichtiger Faktor für die Leistung des zweiten Tintentanks 125. Das Folienmaterial 101 weist eine niedrige Permeabilität gegen Gase und Tintenbestandteile, eine Flexibilität und eine Dauerhaftigkeit gegen wiederholte Verformung auf. Derartig bevorzugte Materialien umfassen PP, PE, PVDC, EVOH, Nylon und Kompositmaterialien mit abgelagertem Aluminium, Silizium oder ähnlichem. Es ist ebenfalls möglich, derartige Materialien zu verwenden, indem man sie laminiert. Insbesondere erhält man eine ausgezeichnete Tintentankeigenschaft durch Laminieren von PP oder PE, die eine hohe chemische Widerstandsfähigkeit aufweisen und PVDC, EVOH, die eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Gase und Dämpfe aufweisen. Die Dicke einer derartigen Folie 101 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10 μm bis 100 μm, wobei die Weichheit und Dauerhaftigkeit zu berücksichtigen sind.
Wie in 9A gezeigt, wird ein derartiges Folienmaterial 101 zu einer konvexen Form geformt, indem man eine Form 102 mit einem konvexen Abschnitt 103, einer Vakuumöffnung 104 und einem Temperatureinstellmechanismus (nicht gezeigt) verwendet. Das Folienmaterial 101 wird durch die Vakuumöffnung 104 absorbiert und in eine konvexe Form geformt, die dem konvexen Abschnitt 103 entspricht, indem man die Form 102 erwärmt. Nach der Ausbildung der konvexen Form, siehe 9B, wird das Folienmaterial 101 in die Tankfolie 106 mit einer bestimmten Größe geschnitten, wie in 9C gezeigt. Die Größe ist so, dass sie für die Herstellungsvorrichtung bei den folgenden Schritten geeignet ist, und kann entsprechend dem Volumen des zweiten Tintentanks 125 zur Aufnahme der Tinte eingestellt werden.
10A ist die Darstellung eines Schritts zur Herstellung der Federeinheit 112, die zur Erzeugung eines negativen Drucks im zweiten Tintentanks 125 verwendet wird. Eine Feder 107, die halbkreisförmig vorher ausgebildet ist, wird an einer Federaufnahmeeinspanneinrichtung 108 befestigt, und eine Druckplatte 109 wird von oben ebenfalls durch Punktschweißen unter Verwendung einer Schweißelektrode 111 daran befestigt. Ein thermisches Adhäsiv 110 wird auf die Druckplatte 109 aufgebracht. Eine Federeinheit 112 besteht aus der Feder 107 und der Druckplatte 109.
10B ist die Darstellung eines Schritts zur Befestigung einer Federeinheit 112 an der Tankfolie 106. Die Federeinheit 112 ist an einer Innenfläche der Tankfolie 106 an einer Einspanneinrichtung (nicht dargestellt) angeordnet. Das thermische Adhäsiv 110 wird unter Verwendung eines Wärmekopfes 113 erwärmt, um die Federeinheit 112 und die Tankfolie 106 zu verkleben, um eine Feder/Folieneinheit 114 auszubilden.
11A ist die Darstellung eines Schritts des Verschweißens der Feder/Folieneinheit 114 mit dem Rahmen 115. Der Rahmen 115 ist an einer Rahmeneinspanneinrichtung 116 befestigt. Nachdem der Rahmen 115 an der Einspanneinrichtung 116 angeordnet und positioniert ist, nimmt eine den Rahmen 115 umgebende Folienaufnahmeeinrichtung 117 die Feder/Folieneinheit 114 an einer Vakuumöffnung 117A auf, um die Einheit 114 und den Rahmen 115 ohne eine relative Missausrichtung zu halten. Darauf wird der Wärmekopf 118 verwendet, um ringförmige Verbindungsflächen eines oberseitigen Umfangsrandes des Rahmens 115 und eines Umfangsrandes der Tankfolie 106 der Feder/Folieneinheit 114 in der Figur zu verschweißen. Da die Folienaufnahmeeinrichtung 117 den oberen Umfangsrand des Rahmens 115 in 11A und den Umfangsrand der Tankfolie 106 der Feder/Folieneinheit 114 in einer gleichförmigen gegenüberliegenden Beziehung hält, werden die Verbindungsflächen sehr gleichmäßig thermisch verschweißt und abgedichtet. Daher ist die Folienaufnahmeeinrichtung 117 sehr wichtig für die thermische Verschweißung, um eine gleichförmige Dichtung zu schaffen.
11B ist die Darstellung eines Schritts des Abschneidens eines Teils der von dem Rahmen 115 vorsehenden Tankfolie 106 mit einem Schneidwerkzeug (nicht dargestellt). Eine Feder/Folien/Rahmeneinheit 119 ist durch Abschneiden des Teils der Tankfolie 106, die von dem Rahmen 115 vorsteht, beendet.
12, 13A und 13B sind Darstellungen der Schritte des thermischen Verschweißens einer anderen Feder/Folieneinheit 114, die durch die oben beschriebenen Schritte, wie eine Feder/Folien/Rahmeneinheit 119 hergestellt wurde. Wie in 12 gezeigt, ist die Feder/Folien/Rahmeneinheit 119 an einer Aufnahmeeinrichtung (nicht gezeigt) befestigt, und der Umfang der Feder/Folien/Rahmeneinheit 119 wird von einer Aufnahmeeinrichtung 120 umgeben, deren Position relativ zu der Aufnahmeeinheit definiert ist. Die Aufnahmeeinheit steht in Oberflächenberührung mit einem äußeren ebenen Abschnitt 106A der Tankfolie 106 der Feder/Folien/Rahmeneinheit 119, um den ebenen Abschnitt 106A zu halten, wie in 13A und 13B gezeigt. Die andere Feder/Folieneinheit 114 wird durch eine Halteeinrichtung 121 an einem äußeren ebenen Abschnitt 106A der Tankfolie 106 aufgenommen und gehalten, und die Halteeinrichtung 121 wird abgesenkt, um die Enden 107A und 107B der Feder 107 der Feder/Folieneinheit 114 und die Enden 107A und 107B der Feder 107 der Feder/Folien/Rahmeneinheit 119 im Wesentlichen gleichzeitig zusammenzubringen. Die Enden 107A der Federn 107 sind konvex ausgebildet und die anderen Enden 107B sind konkav ausgebildet, wodurch sie entsprechend selbst ausrichtend zusammenpassen. Ein einziges Federteil wird durch Verbinden dieser Federn 107 als ein Federpaar ausgebildet.
Die Halteeinrichtung 121 wird weiter abgesenkt, um das Federpaar 107 zusammenzudrücken, wie in 13A gezeigt. Dabei drückt die Halteeinrichtung 121 den oberen ebenen Abschnitt 106 der Feder/Folieneinheit 114 in 13A, d.h., einen oberen flachen Bereich der Tankfolie 106, zu einer konvexen Form. Hierdurch werden die Position des ebenen Abschnitts 106A der Tankfolie 106 ausgerichtet, und die Feder/Folieneinheit 114 nähert sich der Einheit 119 und die Einspanneinrichtung 120 ist unter derselbigen angeordnet, und wird dabei parallel dazu gehalten. Wie in 13B gezeigt, wird daher der Umfangsrand der Tankfolie 106 der Feder/Folieneinheit 114 aufgenommen und in der Vakuumöffnung 120A mit einer Oberfläche der Aufnahmeeinrichtung 120 in Berührung gehalten, und wird ebenfalls in einer gegenüberliegende Beziehung zu der Schweißfläche des Rahmens 115 angeordnet (die obere Verbindungsfläche in der gleichen Figur). In diesem Zustand werden die ringförmigen Verbindungsflächen des oberen Umfangrandes des Rahmens 115 der Feder/Folien/Rahmeneinheit 119 und der Tankfolie 106 der Feder/Folien 114 thermisch miteinander mittels eines Wärmekopfes 122 verschweißt.
Durch Zusammendrücken des Federpaares 107 zwischen dem ebenen Abschnitt 106A der Tankfolie 106 der oberen Einheit 114 und des ebenen Abschnitts 106A der Tankfolie 106 der unteren Einheit 119, wobei sie parallel gehalten werden, weisen die zweiten Tintentanks 125 eine hohe Parallelität zwischen den ebenen Abschnitten 106A des Paares der Tankfolie 106 auf, sodass eine Massenproduktion mit hoher Stabilität ermöglicht wird. Da die Paare der Federn 107 symmetrisch und gleichförmig zusammengedrückt und in 13A und 13B verformt werden, existiert keine Kraft, die die Feder/Folieneinheit 114 neigt, wodurch es möglich ist, die zweiten Tintentanks 125 mit hoher Parallelität zwischen dem ebenen Abschnitten 106A des Paares der Tankfolien 106 mit höherer Stabilität herzustellen. Da das Paar der Federn 107 symmetrisch und gleichförmig zusammengedrückt und in den 13A und 13B verformt wird, verändert sich der Abstand zwischen den ebenen Abschnitten 106A des Paares der Tankfolien 106 in einer gegenüberliegenden Beziehung unter Beibehaltung einer hohen Parallelität, die es entsprechend möglich macht, Tinte stabil zuzuführen. Der zweite Tintentank 125 hat eine hohe Dichteigenschaft, eine Druckwiderstandsfähigkeit und Lebensdauer, da keine Kraft den ebenen Abschnitt 106A der flexiblen Tankfolie 106 neigt.
Darauf wird der Teil der Tankfolie 106, der von dem Rahmen 115 vorsteht, abgeschnitten, um den zweiten Tintentank 125 fertig zu stellen, wie in 8 gezeigt. Das Innere des zweiten Tintentanks 125 weist eine geschlossene Konstruktion auf, die mit der Außenseite nur durch die Tintenzuführöffnung 128, die Einsetzöffnung zum Einsetzen des Tintenzuführrohres 12 und die Einsetzöffnung zum Einsetzen des Gasauslassrohres 13 in Verbindung steht.
14 ist eine Darstellung eines Schritts zum Befestigen des zweiten Tintentanks 125 an dem Druckkopf. Ein Kopfchip 133, der als Druckkopf dient, ist an ei ner Tintentank enthaltenen Kammer 130 befestigt, und mehrere zweite Tintentanks 125 sind in der den Tintentank enthaltenen Kammer 130 befestigt. Die zweiten Tintentanks 125 sind an einem Tintentankbefestigungsabschnitt 131 durch Schweißen oder Kleben befestigt. Die zweiten Tintentanks 125 der vorliegenden Ausführungsform sind mit der Verbindungseinrichtung 111 an ihrem Boden befestigt. Darauf wird ein Deckel 132 an einer Öffnung der den Tintentank enthaltenen Kammer durch Schweißen oder Kleben befestigt, um einen halb umschließenden Raum in der den Tintentank enthaltenden Kammer 130 auszubilden. Mehrere Öffnungen 14 sind an Abschnitten des Deckels 132 ausgebildet, die jeder Verbindungseinrichtung 11 gegenüberliegen, sodass die Verbindungseinrichtung 11 an der oberen Fläche des zweiten Tintentanks 125 sich von dem Deckel 132 nach oben erstreckt. Der Kopfchip 133 kann als Tintenstrahldruckkopf dienen. Der Tintenstrahldruckkopf kann die Form aufweisen, bei der ein elektrothermischer Wandler vorgesehen ist, um Tintentröpfchen von einer Tintenausstoßöffnung auszustoßen. Insbesondere kann eine Form verwendet werden, bei der das Filmverdampfen der Tinte aufgrund der mittels dem elektrothermischen Wandler verwendet wird, und wobei Tintentröpfchen von Tintenausstoßöffnungen durch die Verdampfungsenergie ausgestoßen werden. Eine Kopfeinheit 1 kann durch Kombinieren eines Tintenstrahldruckkopfes und des zweiten Tintentanks 125 ausgebildet sein.
15 ist eine Schnittansicht der Kopfeinheit 1, an der der zweite Tintentank 125, wie oben beschrieben, befestigt ist.
Der zweite Tintentank 125 kann Tinte aufnehmen und mit ihr aufgefüllt werden. Die Tinte wird von einer Tintenzuführöffnung 128 des zweiten Tintentanks 125 durch einen Filter 137 zu einem Zuführweg 136 gefördert, von welchem sie weiter einem Tankchip 133 zugeführt wird. Der Tankchip 133 ist in dieser Ausführungsform mit einer Heizplatte 134 verklebt, um einen Tintenstrahldruckkopf auszubilden. Die Heizplatte 134 ist mit Tintenausstoßwegen und -Öffnungen versehen und weist weiter elektrothermische Wandler auf (Heizungen). Diese Konstruktion ermöglicht, dass Tinte von dem zweiten Tintentank 125 zugeführt und von dem Druckkopf ausgestoßen wird.
Der zweite Tintentank 125 kann mit Tinte hauptsächlich durch das Tinteneinführrohr 112, das an der Verbindungseinrichtung 11 angebracht ist, wieder aufgefüllt werden. Das Tinteneinführrohr 112 ist sicher an einem rechteckigen Rahmen 115 angeklebt, um einen möglichen Tintenaustritt von der Außenseite des Tinteneinführrohres 12 zu verhindern. Ähnlich ist das Gasauslassrohr 13 sicher an dem rechteckigen Rahmen 115 angeklebt. Der zweite Tintentank 125 wird mit Tinte durch Verbinden der Verbindungseinrichtung 11, die an der Oberseite des Gasauslassrohres 13 angeordnet ist, mit der Zuführeinheit 31, die in der Druckvorrichtung eingebaut ist, wieder aufgefüllt. Der Verbindungsvorgang wird im Einzelnen beschrieben.
Paarweise angeordnete Federn 107 in dem zweiten Tintentank 125 können durch eine einzige Feder ersetzt werden, die eine ähnliche Konstruktion aufweist, wie die paarweise angeordneten Federn. In diesem Fall kann die einzige Feder an den paarweise angeordneten Tankfolien 106 angebracht werden, die dann an dem Rahmen 115 angebracht wird. Die andere Tankfolie 106 kann dann an dem Rahmen 115 durch Zusammenpressen der einzigen Feder befestigt werden. Es ist ebenfalls möglich, einfach die einzige Feder zwischen den paarweise angeordneten Tankfolien 106 zu halten, statt die einzige Feder an einer der paarweise angeordneten Tankfolien 106 zu befestigen. Mindestens eine der paarweise angeordneten Tankfolien 106 müssen als ein flexibles Teil ausgebildet sein.
[Tintenauffüllvorgang]
Im Folgenden wird der Vorgang des Wiederauffüllens des Tintentanks 125 der Kopfeinheit 1 mit Tinte und gleichzeitig die Ausgabe eines Gases von dem zweiten Tintentank 125 der Reihe nach erläutert.
2 zeigt einen von mehreren zweiten Tintentanks 125, wobei die Verbindungseinrichtung 11 des zweiten Tintentanks 125 mit der Zuführeinheit 31 des ersten Tintentanks 51 verbunden ist. Wie in 2 gezeigt, kann eine Zone vom ersten Tintentank 51 zum Tintenweg 41 zur Zuführeinheit 31 als eine erste Speicherzone bezeichnet werden, eine Zone von dem Tintenzuführrohr 12 und dem Gasauslassrohr 13 zu dem Kopfchip 133 als eine zweite Tintenspeicherzone bezeichnet werden, und eine Zone von dem Tintenzuführrohr 33 und dem Gasauslassrohr 33 zu dem Tintenzuführrohr 12 und dem Gasauslassrohr 13 als eine Verbindungseinrichtung bezeichnet werden.
Der erste Tintentank 51 nimmt Tinte in einem geformten Behälter, der mit einer Tintenauslassöffnung 52 an seiner Unterseite und einer Umgebungsluftverbindungsöffnung 53 an seiner Oberseite versehen ist, auf. Da der erste Tintentank 51 höher als der zweit Tintentank 125 angeordnet ist, ist der Verbindungstintenweg 41 geneigt.
Die Umgebungsluftverbindungsöffnung 53 im ersten Tintentank 51 führt Luft in den ersten Tintentank 51 ein, wenn Tinte von dem ersten Tintentank 51 ausgegeben wird und das Tintenvolumen abnimmt. Hierdurch wird der Druck in dem ersten Tintentank 51 bei Atmosphärendruck gehalten, wodurch eine störungsfreie Tintenausgabe gesichert ist. Die Umgebungsluftverbindungsöffnung 53 muss nur mindestens dann geöffnet sein, wenn Tinte verbraucht wird, d.h., nachdem der erste Tintentank 51 an der Druckvorrichtung befestigt ist. Die Umgebungsluftverbindungsöffnung 53 kann daher mittels eines Dichtungsteils verschlossen sein, bevor der erste Tintentank 51 an der Druckvorrichtung befestigt wird. Das Verschließen der Umgebungsluftverbindungsöffnung 53, bis der erste Tintentank 51 befestigt ist, dient dazu, einen Tintenaustritt und eine Verdampfung aus dem Behälter vor der Verwendung des ersten Tintentanks 51 zu verhindern. Das Öffnen der Umgebungsluftverbindungsöffnung 53 zur Verwendung des Tintentanks kann von dem Benutzer durch Abziehen oder Durchstoßen mit einer Nadel unmittelbar vor der Befestigung an dem Tintentank in der Druckvorrichtung durchgeführt werden.
Diese Ausführungsform des ersten Tintentanks wurde als geformter Behälter beschrieben, der beutelähnlich aus einer flexiblen Folie gebildet ist. In diesem Fall kann, da der Folienbeutel verformbar ist und sein inneres Volumen beim Abziehen der Tinte veränderbar ist, die Umgebungsluftverbindungsöffnung entfallen. Durch Einbau des flexiblen Folienbeutels in einem nicht verformbaren Gehäuse kann der Folienbeutel leicht befestigt und gegen äußere Beschädigungen geschützt werden.
Im Folgenden wird die Konstruktion und die Arbeitsweise des zweiten Tintentanks erläutert. Im Folgenden wird die im zweiten Tintentank 125 vorgesehene Feder als Schraubenfeder zur Erleichterung der Beschreibung angenommen.
Das Tinteneinführrohr 12 und das Gasauslassrohr 13 werden durch einen oberen Teil des rechteckigen Rahmens 115 des zweiten Tintentanks 125 eingesetzt und sicher mit dem rechteckigen Rahmen 115 an ihrer Berührung verklebt. Das Tinteneinführrohr 12 ist mit einer Tinteneinführöffnung 12a an seinem unteren Ende und das Gasauslassrohr 13 ist mit einer Gasauslassöffnung 13a an seinem unteren Ende ausgebildet, wobei beide Öffnungen in dem zweiten Tintentank 125 angeordnet sind. In dem zweiten Tintentank 125 ist die Tinteneinführöffnung 12a niedriger als die Gasauslassöffnung 13a angeordnet. Die Gasauslassöffnung 13a ist um einen geringen Abstand von dem rechteckigen Rahmen 115 zum Inneren des zweiten Tintentanks 125 angeordnet.
Im Folgenden wird der Vorgang des Wiederauffüllens der Tinte in den zweiten Tintentank 125 und die Ausgabe der Luft daraus im Einzelnen unter Bezugnahme auf die 3A, 3B, 3C und 3D beschrieben.
3A zeigt den Zustand des zweiten Tintentanks 125, der eine ausreichende Menge von Tinte enthält. In diesem Zustand ist der zweite Tintentank 125 nicht mit dem ersten Tintentank 51 verbunden, wobei die Verbindungseinrichtung 11 von der Zuführeinheit 31 getrennt ist. Weiter ist die Öffnung 12b (siehe 4A) in dem Tinteneinführrohr 12 mit dem Dichtgummi 26 geschlossen und die vordere Endöffnung des Gasauslassrohres 13 ist in ähnlicher Weise geschlossen. Das Innere des zweiten Tintentanks 125 ist fast luftdicht abgedichtet.
Wenn die Druckvorrichtung das Drucken beginnt und die Tinte in dem zweiten Tintentank 125 verbraucht wird, bewegen sich ein Paar von zwei Druckplatten 109 zum zweiten Tintentank 125 aus dem Zustand von 3A nach innen, um das innere Volumen des zweiten Tintentanks 125 zu vermindern (3B). Dann wird, wie in 3B gezeigt, eine zwischen den paarweise angeordneten Druckplatten 109 eingebaute Feder 107 zusammengedrückt, und der negative Druck in dem zweiten Tintentank 125 nimmt allmählich zu. Da das Tintenvolumen in dem zweiten Tintentank 125 weiter abnimmt, kommen die paarweise angeordneten zwei Druckplatten 109 näher aneinander und der entsprechende negative Druck entwickelt sich in dem zweiten Tintentank 125. Der negative Druck in dem zweiten Tintentank 125 wird innerhalb eines optimalen Bereichs des Tintenzuführdrucks (negativer Druck) für den Druckkopf gehalten. Da die zwei Druckplatten 109 sich annähern, schrumpft der zweite Tintentank.
Die Druckvorrichtung wird allgemein oft in Abständen verwendet. Während des Tintenverbrauchs in dem zweiten Tintentank 125 besteht daher die Gefahr, dass die Druckvorrichtung anhält und leer läuft. Wenn die Druckvorrichtung nicht verwendet wird, kann ein in der Tinte gelöstes Gas verdampfen, oder Umgebungsluft kann in den zweiten Tintentank 125 durch verschiedene Teile des Tanks 125 eintreten, um das Gasvolumen in dem Tank 125 zu erhöhen. Die Gase, die in den zweiten Tintentank 125 gelangen können, umfassen jene, die von den Düsen des Druckkopfes eintreten und jene, die in dem Tank während des Ausstoßvorgangs des Druckkopfes erzeugt werden. Dies gibt Anlass zur Möglichkeit, dass, wenn der zweite Tintentank 125 nach dem Tintenverbrauch wieder mit Tinte aus dem ersten Tank 51 aufgefüllt werden muss, die gleiche Tintenmenge, die bei dem vorherigen Auffüllvorgang zugeführt wurde, nicht in den zweiten Tintentank 125 zugeführt werden kann, da ein erhöhtes Gasvolumen in dem zweiten Tintentank 125 vorhanden ist. Um dieses Problem zu lösen, muss das Gas in dem zweiten Tintentank 125 beim Wiederauffüllen des zweiten Tintentanks 125 gleichzeitig ausgegeben werden.
Somit wird, wenn eine bestimmte Tintenmenge aus dem zweiten Tintentank 125 verbraucht wurde, das im zweiten Tintentank 125 angesammelte Gas gleichzeitig beim Wiederauffüllen des zweiten Tintentanks 125 mit Tinte ausgegeben werden, wie in 3C gezeigt.
Zuerst wird die Kopfeinheit 1 zusammen mit dem Wagen 202 in die Ausgangsposition bewegt, um die Verbindungseinrichtung 11 zur Verbindung der Zuführeinheit 31 gegenüberliegend anzuordnen. Wenn die Verbindungseinrichtung 11 und die Zuführeinheit 31 verbunden sind, steht das Innere des zweiten Tintentanks 125 mit dem Inneren des ersten Tintentanks 51 durch das Tintenzuführrohr 12 und das Gasauslassrohr 13 in Verbindung. Der negative Druck in dem zweiten Tintentank 125 bewirkt, dass die Tinte von dem ersten Tintentank 51 zu dem zweiten Tintentank 125 in Richtung des Pfeils A in 3C durch das Tinteneinführrohr 12 und das Gasauslassrohr 13 strömt. Wenn die Tinte in den zweiten Tintentank 125 strömt, nimmt das innere Volumen des zweiten Tintentanks 125 allmählich zu, unterstützt durch die Rückführkraft der Feder 107, die zwischen den Druckplatten 108 zusammengedrückt ist, bis der zweite Tintentank 125 den in 3D gezeigten Endzustand erreicht, in dem die Tankfolien 106 maximal gespannt sind und das innere Volumen des zweiten Tintentanks 125 seine maximale Kapazität aufweist.
Der erste Tintentank 51 hat eine Umgebungsluftverbindungsöffnung 53, die in seinem oberen Teil ausgebildet ist, um das Innere mit der Atmosphäre zu verbinden und das Innere bei Atmosphärendruck zu halten. Auf diese Weise wird die Tinte in dem ersten Tintentank 51 dem zweiten Tintentank 125 durch das Tintenzuführrohr 12 und das Gasauslassrohr 13 zugeführt. Wenn der zweite Tintentank 125 allmählich mit Tinte gefüllt wird und das Tintenniveau in dem zweiten Tintentank 125 zunimmt, wird ein Gas in einem Raum oberhalb des Tintenniveaus zusammengedrückt und sein Druck nimmt zu. Das komprimierte Gas neigt jetzt dazu, aus dem zweiten Tintentank 125 zum ersten Tintentank 51 durch das Tintenzuführrohr 12 und das Gasauslassrohr 13 zu entwei chen. Da das Gasauslassrohr 13 in diesem Beispiel kürzer als das Tintenzuführrohr 12 ist, ist der Druck am unteren Ende des Gasauslassrohres 13 kleiner als am unteren Ende des Tintenzuführrohres 12. Hierdurch entweicht das Gas in dem zweiten Tintentank 125 leichter durch das Gasauslassrohr 13 als durch das Tintenzuführrohr 12. Wenn das Innere des zweiten Tintentanks 125 somit einen bestimmten Druck erreicht, wird das Gas in dem zweiten Tintentank 125 durch das Gasauslassrohr 13 in den ersten Tintentank 51, wie mittels eines Pfeils B in 3D gezeigt, ausgegeben. Gleichzeitig mit der Gasausgabe vom zweiten Tintentank 125 wird die Tinte in dem ersten Tintentank 51 in den zweiten Tintentank 125 durch das Tintenzuführrohr 12 eingeführt, wie mittels eines Pfeils A in 3D gezeigt. Wenn das Tintenzuführrohr 12 in das Tintenniveau eintaucht, wie in 3D gezeigt, sind die Funktionen des Tintenzuführrohres 12 und des Gasauslassrohres 13 klarer getrennt, wobei das Tintenzuführrohr 12 zum Zuführen der Tinte und das Gasauslassrohr 13 zur Ausgabe des Gases geeignet sind.
Das Gas in dem zweiten Tintentank 125 wird in den ersten Tintentank 51 in Form von Blasen ausgegeben. D.h., die Blasen treten in die Gasauslassöffnung 13a am unteren Ende des Gasausgaberohres 13 ein und gelangen durch die Zuführeinheit 31 und den Tintenweg 41 in Richtung des ersten Tintentanks 51, der in Schwerkraftrichtung höher angeordnet ist. Der erste Tintentank 51 ist einfach als ein Behälter zur Aufnahme einer flüssigen Tinte aufgebaut, sodass das ins Innere des ersten Tintentanks 51 ausgegebene Gas sich zu einem oberen Raum in dem Tank 51 bewegt und durch die Umgebungsluftverbindungsöffnung 53 in die Umgebungsluft entweicht.
Das von der Gasausgabe begleitete Tintenwiederauffüllen wird durchgeführt, bis das Tintenniveau in dem zweiten Tintentank 125 die Gasausgabeöffnung 13a des Gasausgaberohres 13 erreicht. D.h., wenn das Tintenniveau in dem zweiten Tintentank 125 die Gasausgabeöffnung 13a des Gasausgaberohres 13 erreicht, wird die Tintenwiederauffüllung automatisch unterbrochen. Somit erfordert das Tintenwiederauffüllen des zweiten Tintentanks 125 keine spezielle Pumpe, und wird störungsfrei ausgeführt, wobei gleichzeitig Gas ausgegeben wird, und wird automatisch unterbrochen, wenn der zweite Tintentank 125 gefüllt ist.
Nachdem ein bestimmtes Volumen von Tinte in den zweiten Tintentank 125 in der oben beschriebenen Weise zugeführt wurde, wird die Kopfeinheit 1 zusammen mit dem Wagen von der Ausgangsposition weg bewegt, um die Verbindungseinrichtung 11 von der Zuführeinheit 31 zu trennen und ist zum Drucken bereit. Die Trennung zwischen der Verbindungseinrichtung und der Zuführeinrichtung 31 bewirkt, dass die Öffnung 12b am vorderen Ende des Tinteneinführrohres 12 (siehe 4A) durch das Dichtgummi 26 geschlossen wird, und die Öffnung am vorderen Ende des Gasauslassrohres 13 ebenfalls ähnlich geschlossen wird, wodurch das Innere des zweiten Tintentanks 125 fast hermetisch abgeschlossen ist.
(ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)
5 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform stellt einen Fall dar, bei dem der erste Tintentank 51 nicht notwendigerweise an einer höheren Position als der zweite Tintentank 125 eingebaut sein muss. Bei diesem Beispiel kann ebenfalls, wie in 5 gezeigt, eine Zone von dem ersten Tintentank 51 zu dem Tintenweg 42 zu der Zuführeinheit 31 als eine erste Tintenspeicherzone, eine Zone von dem Tintenzuführrohr 12 und dem Gasauslassrohr 13 zu dem Kopfchip 133 als eine zweite Tintenspeicherzone und eine Zone von dem Tintenzuführrohr 32 und dem Gasauslassrohr 33 zum Tintenzuführrohr 12 und dem Gasauslassrohr 13 als eine Verbindungseinrichtung bezeichnet werden.
Wie in 5 gezeigt, bewirkt, auch wenn der erste Tintentank 51 nicht höher als der zweite Tintentank 125 eingebaut ist, eine Verbindung zwischen der Verbindungseinrichtung 11 und der Zuführeinheit 31, die beide eine Verbindungseinheit darstellen, dass die Tinte von dem ersten Tintentank 51 zum zweiten Tintentank 125 wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform zugeführt wird. Das von dem zweiten Tintentank 125 ausgebebene Gas bewegt sich jedoch nicht zum ersten Tintentank 51, der niedriger als der zweite Tintentank 125 angeordnet ist. Somit ist eine Gasaufnahmekammer 43 in dem Tintenweg 42 vorgesehen, um vorübergehend das von dem zweiten Tintentank 125 ausgegebene Gas aufzunehmen. Die Gasaufnahmekammer 43 ist beutelähnlich ausgebildet und besteht aus einem Material, wie zum Beispiel Nylon, das flexibel, jedoch nicht elastisch ist. Die Gasaufnahmekammer 43 weist eine Öffnung auf, mit der eine Öffnung 44 in dem Tintenweg 42 verbunden ist.
Bei dieser Konstruktion wird ein Vorgang des Tintenauffüllens und des Ausgeben des Gases unter Bezugnahme auf die 6A, 6B, 6C und 6D und die 7A und 7B beschrieben.
Wenn eine ausreichende Tintenmenge im zweiten Tintentank 125 vorhanden ist, wird die Verbindungseinrichtung 11 von der Zuführeinheit 31 getrennt, wie in 6A gezeigt. Da kein Gas in die Gasaufnahmekammer 43 zu dieser Zeit ausgegeben wird, ist die Gasaufnahmekammer 43 fast mit Tinte gefüllt.
6B zeigt den zweiten Tintentank 125 in einem verformten Zustand aufgrund eines Verbrauchs der in ihm enthaltenden Tinte. Wenn die Druckplatten 109 sich annähern, wird die Feder 107 zusammengedrückt, wobei jedoch das Innere des zweiten Tintentanks 125 immer noch bei einem optimalen Bereich des negativen Drucks gehalten wird, um Tinte dem Druckkopf zuzuführen.
Wenn Tinte dem zweiten Tintentank 125 zugeführt wird, werden die Verbindungseinrichtung 11 und die Zuführeinheit 31 miteinander verbunden, wie in 6C gezeigt. Wenn die Verbindungseinrichtung 11 und die Zuführeinheit 31 miteinander verbunden sind, zieht der negative Druck im zweiten Tintentank 125 die Tinte aus dem ersten Tintentank 51 in den zweiten Tintentank 125, wie bei der vorherigen Ausführungsform.
Wenn die Tinte in der oben beschriebenen Weise fließt, erweitert sich der zweite Tintentank 125 unterstützt durch die Rückholkraft der Feder 107, wie in 6D gezeigt, und das Tintenniveau im zweiten Tintentank 125 nimmt allmählich zu. Gleichzeitig gelangt das im zweiten Tintentank 125 vorhandene Gas durch das Gasauslassrohr 13 in die Gasaufnahmekammer 43. Wenn das von dem zweiten Tintentank 125 ausgegebene Gas in die Gasaufnahmekammer 43 eintritt, nimmt das Verhältnis des die Gasaufnahmekammer 43 einnehmenden Gases allmählich zu, und die Tinte in der Gasaufnahmekammer 43, deren Volumen abnimmt, fließt in den zweiten Tintentank 125.
Nachdem mehrere Tintenfüll- und Gasausgabevorgänge beendet sind, wird die Verbindungseinrichtung 11 von der Zuführeinheit 31 getrennt, wie in 7A gezeigt. In dem getrennten Zustand ist die Zuführeinheit 31 hermetisch abgeschlossen, sodass das in die Gasaufnahmekammer 43 ausgegebene Gas dort verbleibt.
Wie in 7B gezeigt, fällt im Folgenden, wenn eine externe Kraft P auf die Gasaufnahmekammer 43 aufgebracht wird, die beutelförmige Gasaufnahmekammer 43 zusammen, wodurch das darin befindliche Gas durch den Tintenweg 42 in den ersten Tintentank 51 strömt. Eine Druckeinrichtung zum Zusammendrücken der Gasaufnahmekammer 43 kann nach Bedarf in die Druckvorrichtung eingebaut werden.
Bei dieser Konstruktion muss das innere Volumen der Gasaufnahmekammer 43 größer als das innere Volumen des Tintenwegs 42 sein. Wenn das innere Volumen der Gas aufnahmekammer 43 kleiner als das des Tintenwegs 42 ist, besteht die Möglichkeit, dass, wenn die Gasaufnahmekammer 43 wieder ihre ursprüngliche Form einnimmt, nachdem das Gas in der Kammer zum ersten Tintentank 51 ausgeströmt ist, das Gas in dem Tintenweg 42 verbleibt. D.h., wenn die Gasaufnahmekammer 43 durch die externe Kraft zusammengedrückt wird, um das Gas von der Gasaufnahmekammer 43 zum ersten Tintentank 51 zu fördern und dann die externe Kraft zur Rückführung zum Ausgangszustand aufgehoben wird, wird bewirkt, dass Tinte in dem ersten Tintentank 51 in die Gasaufnahmekammer 43 strömt, sodass das Gas in dem Tintenweg 42 nicht ausreichend durch Tinte ersetzt wird, wodurch Gas in der Nähe des Verbindungsabschnitts zwischen dem Tintenweg 42 und der Gasaufnahmekammer 43 verbleibt. Das Restgas kann in den zweiten Tintengang 125 strömen. Somit ist das innere Volumen der Gasaufnahmekammer 43 größer als das des Tintenwegs 42.
(DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM)
16 und 17 zeigen eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der erste Tintenbehälter (erster Tintentank) 51 ist in diesem Beispiel in zwei Kammern, eine Tintenkammer und eine Ventilkammer 68, unterteilt, die miteinander durch eine Verbindungsöffnung 56 in Verbindung stehen. Eine verformbare flexible Folie (Folienteil) 52 ist in einem Teil des ersten Tintenbehälters 51 vorgesehen. Zwischen dem Folienteil 52 und einer Innenfläche des ersten Tintenbehälters 51 ist ein Raum (Tintenkammer) ausgebildet, um Tinte aufzunehmen. Ein Raum in dem ersten Tintenbehälter 51 an der Außenseite des Folienteils 52, d.h., ein Raum oberhalb des Folienteils 52 in 16, ist zur Atmosphäre durch eine Umgebungsluftverbindungsöffnung 23 geöffnet und steht unter Atmosphärendruck. Der erste Tintenbehälter 51, ausschließlich eines Verbindungsabschnitts für die Zuführeinheit 31, der unterhalb vorgesehen ist, und einem Verbindungsweg zu der Ventilkammer 68, bilden im Wesentlichen einen hermetisch geschlossenen Raum.
Ein mittlerer Abschnitt des Folienteils 52 wird durch eine Druckplatte 53 an einer Verformung gehindert, wobei ein flaches Lagerteil mit einem Umfangsabschnitt des Folienteils 52 verformbar ist. Das Folienteil 52 ist an seinem mittleren Abschnitt konvex ausgebildet, wobei die Seitenflächen nach unten geneigt sind. Wie weiter unten beschrieben, wird das Folienteil 52 entsprechend den Tintenvolumenänderungen und den Druckänderungen in dem ersten Tintenbehälter 51 verformt. Der Umfangsabschnitt des Folienteils 52 schrumpft und verformt sich insgesamt ausgeglichen und der mittlere Abschnitt des Folienteils 52 bewegt sich in der Figur vertikal, wobei er seine horizontale Lage beibehält. Da sich das Folienteil 52 glatt verformt (oder bewegt), werden durch die Verformung keine Stöße erzeugt, und somit werden keine unnormalen Druckänderungen infolge von Stößen im ersten Tintenbehälter 51 erzeugt.
In dem ersten Tintenbehälter 51 ist eine Feder 54 in Form einer Kompressionsfeder vorgesehen, die das Folienteil 52 in der Figur durch die Druckplatte 53 nach oben drückt. Die Wirkung der Druckkraft der Feder 54 erzeugt einen negativen Druck im Bereich der Größe, die einen Tintenausstoß von dem Tintenkopf ermöglicht, wobei der negative Druck mit einer Haltekraft des in jeder Tintenausstoßöffnung im Druckkopf ausgebildeten Meniskus ausgleicht. 16 und 17 zeigen einen Zustand, in dem der erste Tintenbehälter 51 fast mit Tinte gefüllt ist, und in dem die Feder 54 immer noch zusammengedrückt ist, wodurch ein geeigneter negativer Druck im ersten Tintenbehälter 51 erzeugt wird.
Ein Einwegventil 61 ist zur Zuführung von Luft von außen vorgesehen, wenn der negative Druck in dem ersten Tintenbehälter 51 einen bestimmten Wert überschreitet, und um einen Tintenaustritt aus dem Tintenbehälter 51 zu verhindern. Das Einwegventil 61 weist eine Druckplatte 63 und ein Dichtungsteil 65 auf. Die Druckplatte 63 wirkt auf ein Ventilschließteil mit einer Umgebungslufteinführöffnung 66 und das Dichtteil 65 ist an einem Gehäuse der Ventilkammer 68 gegenüber der Umgebungsluft 66 angeordnet, um diese hermetisch zu verschließen. Die Ventilkammer 68 ausschließlich der Verbindungsöffnung 56 zum ersten Tintenbehälter 51 und einer Umgebungslufteinführöffnung 66 bildet einen virtuell hermetisch geschlossenen Raum. Im Inneren des Gehäuses der Ventilkammer 68 ist ein Raum auf der rechten Seite des Folienteils 62 in der Figur, durch die Umgebungsluftverbindungsöffnung 67 zur Atmosphäre geöffnet und steht somit unter Atmosphärendruck. Das Folienteil 62 ist mit seinem mittleren Abschnitt mit der Druckplatte 63 verbunden, wobei sein Umfangsabschnitt verformbar ist. Diese Konstruktion ermöglicht eine störungsfreie Bewegung der Druckplatte 63 als das Ventilschließteil zur linken und rechten Seite in der Figur.
In der Ventilkammer 68 ist eine Feder 64 als ein Ventilbegrenzungsteil vorgesehen, um eine Ventilöffnungswirkung zu begrenzen. Die Feder 64 wird leicht zusammengedrückt gehalten, sodass eine Reaktionskraft der zusammengedrückten Feder die Druckplatte 63 in der Figur nach rechts drückt. Das Ausdehnen und Zusammendrücken der Feder 64 gibt im Dichtungsteil 65 eine Ventilfunktion zum Schließen und Öffnen der Umgebungslufteinführöffnung 66. Das Dichtungsteil 65 hat weiter die Funktion eines Einwegventils oder eines Rückschlagventils, die es erlaubt, dass Gas von der Umgebungsluftverbindungsöffnung 67 durch die Umgebungslufteinführöffnung 66 in die Ventilkammer 68 strömen kann.
Das Dichtungsteil 65 muss nur zuverlässig die Umgebungslufteinführöffnung 66 luftdicht abschließen. D.h., das Dichtungsteil 65 muss so verformbar sein, dass es eine Luftdichtigkeit sicherstellt, und sein Material ist nicht auf irgendein besonderes Material begrenzt. Beispielsweise kann das Dichtungsteil 65 so geformt sein, dass mindestens ein Abschnitt des Dichtungsteils 65, das die Umgebungslufteinführöffnung 66 verschließt, in störungsfreier Berührung mit einer Oberfläche der Druckplatte 63 gehalten wird, die die Umgebungslufteinführöffnung 66 umgibt. Das Dichtungsteil 65 kann eine Rippe aufweisen, die in der Lage ist, die Fläche der Druckplatte 63 rings um die Umgebungslufteinführöffnung 66 hermetisch zu berühren. Vorzugsweise ist das Dichtungsteil 65 als elastischer Körper ausgebildet, wie zum Beispiel flexibles Gummi, das leicht Verformungen des Folienteils 62 und der Druckplatte 63 folgen kann.
Bei der Konstruktion des ersten Tintenbehälters 51 gleicht der negative Druck in der Tintenkammer des ersten Tintenbehälters 51 die Kraft des Ventilbegrenzungsteils (Feder 64) in der Ventilkammer 68 aus, wenn Tinte von einem Ausgangszustand des Behälters 51 mit gefüllter Tinte verbraucht wird. Wenn von diesem ausgeglichenen Zustand weiter Tinte verbraucht wird und der negative Druck in der Tintenkammer des ersten Tintenbehälters 51 zunimmt, wird die Umgebungsluftzuführöffnung 66 geöffnet, wodurch Umgebungsluft in die Tintenkammer des ersten Tintenbehälters 51 strömen kann. Da das Folienteil 52 und die Druckplatte 53 in der Figur nach oben versetzbar sind, erhöht die einströmende Luft das Volumen der Tintenkammer und vermindert gleichzeitig den negativen Druck in der Tintenkammer, wodurch die Umgebungslufteinführöffnung 66 wieder geschlossen wird.
Wenn sich die Umgebung des ersten Tintenbehälters 51 ändert, wie zum Beispiel, wenn die Temperatur zunimmt und der Druck abnimmt, kann in der Tintenkammer befindliche Luft um ein Volumen expandieren, das einer Versetzung des Folienteils 52 und einer Druckplatte 53 von der untersten versetzten Position zur Ausgangsposition entspricht. D.h., ein Raum, der dem Volumen entspricht, dient als Pufferraum. Es ist somit möglich, eine Druckzunahme aufgrund von Umgebungsänderungen abzuschwächen und dadurch wirksam einen Tintenaustritt aus den Düsen des Druckkopfes zu verhindern.
Da keine Umgebungsluft in die Tintenkammer eingeführt wird, bevor der Pufferraum in dem ersten Tintenbehälter 51 durch die verbrauchte Tinte vom Anfangsfüllzustand des Behälters befestigt ist, auch wenn entscheidende Umgebungsbedingungsänderungen auftreten oder der Behälter schwingt oder herunterfällt, ergibt sich kein Tintenaustritt. Da der Pufferraum nicht vorher befestigt ist, auch nicht, bevor Tinte verwendet wird, hat der erste Tintenbehälter 51 eine hohe Volumeneffizienz und ist kompakt konstruiert.
Obwohl in dem obigen Beispiel die Feder 54 in dem ersten Tintenbehälter 51 und die Feder 64 in der Ventilkammer 68 schematisch als Schraubenfedern dargestellt sind, können andere Federarten ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise kann eine konische Schraubenfeder oder eine Blattfeder verwendet werden. Wenn eine Blattfeder verwendet wird, können ein Paar Blattfedern vertikal symmetrisch zueinander und ungefähr U-förmig im Querschnitt kombiniert werden, sodass ihre offenen Enden der U-förmigen Form einander gegenüberliegen.
Der zweite Tintenbehälter (zweiter Tintentank) 125 ist bei diesem Beispiel in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, ausgeführt. Bei diesem Beispiel ist die Gasüberführungsöffnung (Gasauslassöffnung) 13a des Gasüberführungsrohres (Gasauslassrohr) 13 ungefähr in der gleichen Ebene wie eine innere Fläche des rechteckigen Rahmens 115 angeordnet.
Im Folgenden soll unter Bezugnahme auf 18A bis 18F der Wiederauffüllvorgang der Tinte in dem zweiten Tintenbehälter (zweiter Tintentank) 125 und das Abführen eines Gases von dem zweiten Tintenbehälter (zweiter Tintentank) 125 im Einzelnen beschrieben werden.
Ein Zustand, in dem eine ausreichende Tintenmenge in dem zweiten Tintenbehälter 125 vorhanden ist, ist in 18A gezeigt, ein Zustand, in dem die Tinte in dem zweiten Tintenbehälter 125 fast verbraucht ist, ist in 18B gezeigt, und ein Zustand, in dem Umgebungsgas in den zweiten Tintenbehälter 125 eingetreten ist und in einem oberen Teil des Behälters verbleibt, wie in 18C gezeigt, ist ähnlich denen in 3A und 3B. Wie oben beschrieben, tritt das Gas, das in dem zweiten Tintenbehälter 125 vorhanden ist, entweder von den Düsen des Druckkopfes ein oder wird während des Tintenausstoßes des Druckkopfes erzeugt.
Wie bei den vorherigen Ausführungsformen führt diese Ausführungsform ebenfalls, wenn mehr als ein bestimmtes Volumen von Tinte im zweiten Tintenbehälter 125 verbraucht wurde, Tinte in den zweiten Tintenbehälter 125 ein, und gleichzeitig wird das Gas aus dem zweiten Tintenbehälter 125 abgeführt.
Zuerst bewegt sich die Kopfeinheit zusammen mit dem Wagen 202 zur Ausgangsposition, wo sie der Verbindungseinrichtung 11 zusammen mit der Zuführeinheit 31 zur Verbindung gegenüberliegen (siehe 18C und 18D). Wenn die Verbindung hergestellt ist, steht der zweite Tintenbehälter 125 mit dem ersten Tintenbehälter 51 durch das Tinteneinführrohr 12 und das Gasabführrohr 13 in Verbindung. Hierdurch bewirkt ein negativer Druck in dem zweiten Tintenbehälter 125, dass die Tinte in Richtung des Pfeils A von 18D aus dem ersten Tintenbehälter 51 in den zweiten Tintenbehälter 125 durch das Tinteneinführrohr 12 und das Gasabführrohr 13 strömt. Auf diese Weise wird die Tinte in den zweiten Tintenbehälter 125 sowohl durch das Tinteneinführrohr 12 als auch das Gasabführrohr 13 eingeführt, die als Mehrfachverbindungswege dienen, die mit dem ersten Tintenbehälter 51 verbunden sind. Die einströmende Tinte bewirkt, dass das innere Volumen des zweiten Tintenbehälters 125 allmählich zunimmt, welches durch die Rückführkraft der Feder 107, die durch die Druckplatten 109 zusammengedrückt ist, unterstützt wird.
Wenn das innere Volumen des zweiten Tintenbehälters 125 maximal wird, wie in 18E gezeigt, wird das Gas in dem zweiten Tintenbehälter 125 durch das Gasabführrohr 13 und das Gasabsaugrohr 33 in den ersten Tintenbehälter 51 geleitet, und gleichzeitig wird Tinte in den zweiten Tintenbehälter 125 geleitet. D.h., die dem zweiten Tintenbehälter 125 zugeführte Tinte komprimiert das Gas im zweiten Tintenbehälter 125 und ein resultierender Druck bricht den an dem Gaszuführrohr 13 ausgebildeten Tintenmeniskus auf, wodurch das Gas in dem zweiten Tintenbehälter 125 in den ersten Tintenbehälter 51 überführt werden kann. Gleichzeitig wird Tinte in dem ersten Tintenbehälter 51 in den zweiten Tintenbehälter 125 durch das Tinteneinführrohr 12 eingeführt. Wenn die Tinteneinführöffnung 12a des Tinteneinführrohres 12 in die Tinte eintaucht, werden die Funktionen des Tinteneinführrohres 12 und des Gasabführrohres 13 deutlicher getrennt, wobei das Rohr 12 der Zuführung der Tinte und das Rohr 13 der Abführung des Gases dient.
Dieser Tintenfüllvorgang, begleitet von dem Gasabführvorgang, dauert an, bis das Tintenniveau in dem zweiten Tintenbehälter 125 die Gasabführöffnung 13a des Gasabführrohres 13 erreicht, wie in 18F gezeigt. D.h., wenn das Tintenniveau in den zweiten Tintenbehälter 125 die Gasabführöffnung 13a des Gasabführrohres 13 erreicht, wird der Tintenfüllvorgang automatisch unterbrochen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 19A und 19B ein Druckausgleich im Einzelnen beschrieben, der sich einstellt, wenn Gas vom zweiten Tintenbehälter 125 abgeführt wird. Dabei wird ein stationärer Zustand angenommen, der in 18D gezeigt ist, wobei die Tintenzuführung und die Gasabführung abgeschlossen sind.
Zuerst wird der Gasdruck in dem zweiten Tintenbehälter 125 betrachtet. Es wird angenommen, dass der Gasdruck im ersten Tintenbehälter 51 P ist, und ein Druck aufgrund einer Höhendifferenz zwischen dem Tintenniveau und dem zweiten Tintenbehälter 125 und dem Tintenniveau in dem ersten Tintenbehälter 51 Hs ist. Dann ist der auf den Meniskus der Tinte in dem Gasabführrohr 13 an der Seite des zweiten Tintenbehälter 125 um Hs größer als der Gasdruck P in dem ersten Tintenbehälter 51 oder P + Hs. Der Druck nimmt aufgrund der Höhe zu, da das Gas im zweiten Behälter 125 hermetisch abgeschlossen ist, und wird nicht in einer Konstruktion erzeugt, bei der der zweite Tintenbehälter 125 durch eine Atmo sphärenverbindungsöffnung in der Verbindungsöffnung 11 zur Atmosphäre geöffnet ist.
Im Folgenden soll ein Druckausgleich an einem in der Öffnung des Gasabführrohres 13 an der Seite des zweiten Tintenbehälters 125 gebildeten Meniskus betrachtet werden. Auf den Meniskus an dieser Stelle wirkt ein abwärts gerichteter Druck P + Ha und ein aufwärts gerichteter Druck von P + Hs. Da angenommen wird, dass sich die nach oben und unten gerichteten Drücke ausgleichen, ist verständlich, dass eine vertikale Druckdifferenz mit einem durch den Meniskus erzeugten Druck Ma ausgeglichen wird. Ma = 2γ·cosθa/Ra (1)wobei γ die Oberflächenspannung der Tinte, θa einen Berührungswinkel, mit dem die Tinte das Gasüberführungsrohr 13 berührt, und Ra ein Durchmesser (Innendurchmesser) des Gasüberführungsrohres 13 darstellen.
Der Druckausgleich an der Öffnung des Gasüberführungsrohres 13 an der Druckkopfseite wird wie folgt ausgedrückt. (P + Hs) – (P + Ha) = Ma (2) Hs – Ha = Ma (3)
D.h., der von einer Höhendifferenz zwischen der Meniskusposition in dem Gasüberführungsrohr 13 und dem Tintenniveau in dem zweiten Tintenbehälter 125, (Hs – Ha) wird mit dem Druck (Ma), der von dem Meniskus in dem Gasüberführungsrohr 13 erzeugt wird, ausgeglichen.
Wenn das Volumen des Gases in dem zweiten Behälter 125 zunimmt und die folgende Beziehung erfüllt ist Hs – Ha > Ma (4)dann bricht der zunehmende Gasdruck in dem zweiten Tintenbehälter 125 den Meniskus in dem Gasüberführungsrohr 13, wodurch Gas in dem zweiten Tintenbehälter 125 in den ersten Tintenbehälter 51 strömt. Hierdurch bewegt sich die Tinte in dem ersten Tintenbehälter 51 durch das Tintenzuführrohr 32 und das Tinteneinführrohr 12 in den zweiten Tintenbehälter 125, wodurch das Tintenniveau in dem zweiten Tintenbehälter 125 ansteigt.
Da das innere Volumen des Gasüberführungsrohres 13 gering ist, verglichen mit dem der Zuführeinheit an einem Ausgangszustand, bei dem die Gasströmung beginnt, nimmt das Tintenniveau in dem zweiten Tintenbehälter 125, dessen inneres Volumen relativ groß ist, nicht entscheidend zu, und die Meniskusposition in dem Gasüberführungsrohr 13 bewegt sich schnell zur oberen Öffnung des Rohres an der Seite des ersten Tintenbehälters 51. Somit wird der Druck durch die Höhendifferenz zwischen der oberen Öffnung des Gasüberführungsrohres 13 an der Seite des ersten Tintenbehälters 51 und dem Tintenniveau in dem ersten Tintenbehälter 51 klein. Der Druck im Inneren des zweiten Tintenbehälters 125 ist nicht entscheidend größer als ein Druck Ma' des in dem Gasüberführungsrohr 13 ausgebildeten Meniskus. Der verminderte abwärts gerichtete Druck, der auf den Meniskus einwirkt und der erhöhte Druck in dem zweiten Behälter verbinden sich, um eine störungsfreie Abführung des Gases sicherzustellen. Ma' ist der Druck, der von dem in dem Gasüberführungsrohr 13 an der Seite des ersten Tintenbehälters 51 erzeugt wird.
Wenn ein Druck La entsprechend der Länge des Gasabführrohres 13 wie folgt ist, wird das Gas, wie in 18E, überführt. La < Ma + Ma' (5)
Oben wurde ein Fall erläutert, bei dem die Öffnung des unteren Endes des Tinteneinführrohres 12 an der Seite des zweiten Tintenbehälters 125 mit der Tinte in Berührung steht. Wenn die Vorrichtung eine gewisse Zeit nicht verwendet wird, kann eine große Gasmenge in den zweiten Tintenbehälter 125 eintreten und die Öffnung des unteren Endes des Tinteneinführrohres 12 nicht mehr mit der Tinte in dem zweiten Tintenbehälter 125 in Berührung stehen, wie in 19B gezeigt. Dieser Fall soll im Folgenden erläutert werden.
Bei der obigen Beschreibung wurde nur der Druckausgleich an der Stelle des Meniskus in dem Gasüberführungsrohr 13 betrachtet, da die Öffnung des unteren Endes des Tintenzuführrohres 12 an der Seite des zweiten Tintenbehälters 125 mit der Tinte in Berührung steht. In dem Zustand von 19B muss jedoch der in dem Tinteneinführrohr 12 gebildete Tintenmeniskus ebenfalls betrachtet werden.
Der Zustand von 19B soll als Gleichgewicht angenommen werden. Wenn der Gasdruck in dem zweiten Tintenbehälter 125P' und ein durch den an dem Tinteneinführrohr 12 gebildeter Meniskus Mi ist, dann wird der Druckausgleich an den Stellen der Menisken in dem Tinteneinführrohr 12 und dem Gasüberführungsrohr 13 in 19B durch folgende Gleichung ausgedrückt. P' – (P + Ha) = Ma, P' – (P + Hi) = Mi (6)
Hier muss für die Tintenzuführung und die Gasabführung folgende Gleichung erfüllt sein: P' – (P + Ha) > Ma, P' – (P + Hi) < MiHieraus ergibt sich P' – P > Ha + Ma, P' – P < Hi + Mi
Das heißt Hi + Mi > Ha + Ma Hi – Ha = H > Ma – Mi (7)
Ob die Tinte zugeführt und das Gas abgeführt werden oder nicht, wird daher durch eine Druckdifferenz H entsprechend einer Höhendifferenz in vertikaler Richtung zwischen den Öffnungen der unteren Enden an der Seite des zweiten Tintenbehälters 125 des Tinteneinführrohres 12 und des Gasabführrohres 13 und durch eine Druckdifferenz (Ma – Mi), die durch die Menisken an dem Tinteneinführrohr 12 und dem Gasabführrohr 13 erzeugt werden, bestimmt.
Wie oben beschrieben, ist bei dieser Ausführungsform eine Verbindungseinrichtung mit mehreren zwischen dem ersten und zweiten Tintenbehälter 51, 125 vorgesehenen Kanälen vorgesehen, und die Höhen der Öffnungen der unteren Enden dieser Kanäle an der Seite des zweiten Tintenbehälters 125 sind unterschiedlich. Diese Konstruktion ermöglicht, dass das Gas in dem zweiten Tintenbehälter 125 schnell zum ersten Tintenbehälter 51 strömt, ohne dass die Konstruktion aufwendig ist. Durch die Verwendung dieser Verbindungseinrichtung mit mehreren Kanälen wird Tinte von dem ersten Tintenbehälter 51 zu dem zweiten Tintenbehälter 125 zugeführt. Da weiter, nachdem das Gas in dem zweiten Tintenbehälter 125 zum ersten Tintenbehälter 51 überführt wurde, der erste Tintenbehälter 51 ein bestimmtes Niveau eines negativen Drucks aufweist, hat der zweite Tintenbehälter 125 am Ende des Wiederauffüllvorgangs den gleichen negativen Druck wie der erste Tintenbehälter 51. Nachdem die Tinte in den zweiten Tintenbehälter 125 überführt wurde, ist es nicht notwendig, einen negativen Anfangsdruck zu erzeugen, um einen negativen Druck im zweiten Tintenbehälter 125 zu erzeugen, wie bei der Tintenausgabe durch Absaugen und einem vorherigen Ausstoßen. Das Absaugen der Tinte ist ein Vorgang, um Tinte aus den Düsen des Druckkopfes abzusaugen, die nicht zum Drucken beiträgt, und das vorherige Ausstoßen ist ein Vorgang, um Tinte aus den Düsen des Druckkopfes auszustoßen, das nicht zum Drucken beiträgt.
Die Einrichtung zur Erzeugung eines negativen Drucks, um in dem ersten Tintenbehälter 51 einen negativen Druck zu erzeugen, kann eine Einstelleinrichtung für einen negativen Druck sein, wie in 16 gezeigt, die ein Einwegventil 61 umfasst, das ein Gas von der Umgebung einführt, wenn der negative Druck in dem ersten Tintenbehälter 51 einen bestimmten Wert überschreitet. Die Einrichtung zur Erzeugung eines negativen Drucks kann ebenfalls ein Mechanismus zum Erzeugen eines negativen Drucks sein, wie unten beschrieben wird.
20A zeigt den ersten Tintenbehälter 51 mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines negativen Drucks unter Verwendung eines Kapillarrohrteils (Teil zur Erzeugung eines negativen Drucks) 71. Das Kapillarrohrteil 71 besteht aus einem Polymerschaum, wie zum Beispiel Polyuhrethan und Melamin und aus einem Material, das eine Tintenwiderstandsfähigkeit aufweist, wie zum Beispiel ein Polyolefin und ein Polyester, und dient zur Erzeugung einer geeignet großen Kapillaranziehungskraft zwischen ihm und der Tinte. Das Kapillarrohrteil 71 als Teil zur Erzeugung eines negativen Drucks mindert ebenfalls Druckschwankungen infolge von Temperaturänderungen in dem ersten Tintenbehälter 51. Wenn beispielsweise der Umgebungsdruck abfällt oder die Temperatur ansteigt, expandiert die Luft in einer Tintenkammer 73A an der linken Seite in 20A. Das expandierte Luftvolumen wird durch ein Kapillarrohrteil 71 in einer Tintenkammer 74B an der rechten Seite in 20A absorbiert, um den negativen Druck in der Tintenkammer 73A zu stabilisieren und ebenfalls ein Austreten der Tinte zu verhindern. Eine Umgebungsluft verbindungsöffnung dient zur Verbindung des Inneren der Tintenkammer 73B mit der Atmosphäre.
20B zeigt ein Beispiel eine anderen Einrichtung zur Einstellung des negativen Drucks in dem ersten Tintenbehälter 51 von 16. Die Einrichtung zur Einstellung des negativen Drucks ist in diesem Fall ein Mechanismus zur Einstellung eines negativen Drucks, der eine kleine Luftöffnung (Atmosphärenverbindungsöffnung) 81 im Boden des ersten Tintenbehälters 51 aufweist und einen Tintenmeniskus in der Luftöffnung 81 verwendet. Dieser Mechanismus bricht den Meniskus in der Luftöffnung 81, wenn der negative Druck in dem ersten Tintenbehälter 51 zu groß wird, sodass Luft von außen eintritt, um den Druck in dem ersten Tintenbehälter 51 konstant zu halten.
20C zeigt ein Konstruktionsbeispiel eines Mechanismus zur Erzeugung eines negativen Drucks, der einen negativen Druck auf der Grundlage einer Höhendifferenz erzeugt.
Das Tintenniveau in dem ersten Tintenbehälter 51 ist niedriger in Schwerkraftrichtung als die Düsen des Druckkopfes angeordnet, um einen negativen Druck durch eine Höhe der Tinte zu erzeugen. Wenn die Tinte von dem ersten Tintenbehälter 51 durch einen Tintenweg 42 in den zweiten Tintenbehälter 125 eingeführt wird und ein Tintenvolumen in dem ersten Tintenbehälter 51 abnimmt, wird Luft durch eine Atmosphärenverbindungsöffnung 53 eingeführt. Dies hält den Druck im Inneren des ersten Tintenbehälters 51 immer bei einem atmosphärischen Druck, wodurch eine störungsfreie Zulieferung der Tinte sichergestellt ist. Die Atmosphärenverbindungsöffnung 53 muss nur am Anfang des Tintenverbrauchs geöffnet werden, d.h., nachdem der erste Tintenbehälter 51 an der Druckvorrichtung befestigt ist. D.h., die Atmosphärenverbindungsöffnung 53 kann geschlossen sein, zum Beispiel mit einem Dichtungsteil, bis der erste Tintenbehälter 51 an der Druckvorrichtung angebracht ist. Die Tatsache, dass die Atmosphärenverbindungsöffnung 53 geschlossen ist, bis der erste Tintenbehälter 51 befestigt ist, verhindert wirksam ein Austreten und Verdampfen der in dem Behälter 51 eingefüllten Tinte, bevor sie verwendet wird. Weiter kann das Öffnen der Atmosphärenverbindungsöffnung 53 während der Verwendung des ersten Tintenbehälters 51 durch Abziehen einer Dichtung, die die Atmosphärenverbindungsöffnung 53 verschließt, oder durch Durchstechen der Dichtung mit einer Nadel unmittelbar bevor der Anbringung des ersten Tintenbehälters 51 an der Druckvorrichtung erfolgen.
In dem Beispiel von 20C wurde der erste Tintenbehälter 51 als ein geformter Behälter beschrieben, er kann jedoch ebenfalls als eine beutelförmige flexible Folie ausgebildet sein. In dem Fall verformt sich die Folie, wenn die Tinte ausgegeben wird, und ihr inneres Volumen ändert sich entsprechend dem darin aufgenommenen Tintenvolumen, sodass die Atmosphärenverbindungsöffnung 53 entfallen kann. Der flexible Folienbeutel kann in einem nicht verformbaren Gehäuse aufgenommen werden, um ein leichtes Anbringen und den Schutz der Folie gegen Beschädigung sicherzustellen. Um ein von dem zweiten Tintenbehälter 125 abzuführendes Gas aufzunehmen, ist eine Gasaufnahmekammer 43 oberhalb der Zuführeinheit 31 vorgesehen. Die Gasaufnahmekammer 43 nimmt das vom zweiten Tintenbehälter 125 abgeführte Gas auf und vervollständigt den Tintenzuführvorgang, wobei der negative Druck im zweiten Tintenbehälter 125 durch den negativen Druck in dem ersten Tintenbehälter 51 aufrechterhalten wird.
Weiter kann die Konstruktion gemäß 20A, 20B und 20C des Mechanismus zur Erzeugung des negativen Drucks ebenfalls verschieden ausgebildet sein, solange ein geeignetes Niveau des negativen Drucks aufrechterhalten werden kann.
Da das Tinteneinfüllen in den zweiten Tintenbehälter 125 keine besondere Pumpe erfordert, wird verhindert, dass die Druckvorrichtung in ihrer Größe und Komplexität zunimmt. Da mehrere Verbindungswege (in der oben beschriebenen Ausführungsform zwei Wege) zwischen dem ersten und zweiten Tintenbehälter 51, 125 vorgesehen sind, ist es möglich, das Gas von dem zweiten Tintenbehälter 125 in den ersten Tintenbehälter 51 während jedes Tintenwiederauffüllvorgangs durchzuführen, um ein stabiles Volumen von Tinte in dem zweiten Tintenbehälter 125 sicherzustellen. Durch den Vorteil des negativen Druck in dem ersten Tintenbehälter 51 kann der zweite Tintenbehälter 125 am Anfang mit einem negativen Druck versehen werden, um automatisch den Tintenauffüllvorgang zu unterbrechen.
Nachdem ein bestimmtes Tintenvolumen in den zweiten Tintenbehälter 125 auf diese Weise wieder aufgefüllt wurde, wird die Kopfeinheit 1 zusammen mit dem Wagen 202 von der Ausgangsposition weg bewegt, wobei sich die Verbindungseinrichtung 11 von der Zuführeinheit 31 trennt. Die Kopfeinheit 1 ist nun zum Drucken bereit. Wenn die Verbindungseinrichtung 11 von der Zuführeinheit 31 getrennt wird, wird die Öffnung 12b am vorderen Ende des Tintenzuführrohres 12 (sieh 4B) mit dem Dichtgummi 26 geschlossen, und die Öffnung am vorderen Ende des Gasüberführungsrohres 13 wird in ähnlicher Weise geschlossen, wodurch das Innere des zweiten Tintenbehälters 125 erneut fast hermetisch abgeschlossen ist.
(VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM)
21A bis 21D und 22A und 22B zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung.
Dieses Beispiel stellt eine Konstruktion dar, bei der ein Gas von dem zweiten Tintenbehälter 125 in den ersten Tintenbehälter 51 ohne Anordnen des ersten Tintenbehälters 51 an einer Stelle höher als die des zweiten Tintenbehälters 125 strömt. Bei diesem Beispiel kann ebenfalls, wie in der Figur gezeigt, ein Bereich von dem ersten Tintenbehälter 51 zu dem Tintenweg 42 zu der Zuführeinheit 31 als eine erste Tintenspeicherzone, ein Bereich von dem Tintenzuführrohr 12 und dem Gasüberführungsrohr 13 zum Kopfchip 133 als eine zweite Speicherzone und ein Bereich von dem Tintenzuführrohr 32 und dem Gasabsaugrohr 33 zu dem Tintenzuführrohr 12 und dem Gasüberführungsrohr 13 als eine Verbindungseinrichtung bezeichnet werden.
Wie in 21A gezeigt, bewirkt, auch wenn der erste Tintentank 51 nicht an einer höheren Stelle als der zweite Tintentank 125 angeordnet ist, eine Verbindung zwischen der Verbindungseinrichtung 11 und der Zuführeinheit 31, die beide eine Verbindungseinheit darstellen, dass Tinte von dem ersten Tintentank 51 zu dem Tintentank 125 bei der dritten Ausführungsform, wie oben beschrieben, zugeführt wird. Das von dem zweiten Tintentank 125 ausgegebene Gas strömt jedoch nicht zu dem ersten Tintentank 51, der niedriger als der zweite Tintentank 125 angeordnet ist. Somit ist eine Gasaufnahmekammer 43 in dem Tintenweg 42 vorgesehen, um vorübergehend das von dem zweiten Tintentank 125 ausgegebene Gas aufzunehmen. Die Gasaufnahmekammer 43 ist beutelförmig ausgebildet und besteht aus einem Material wie zum Beispiel Nylon, welches flexibel, jedoch nicht elastisch ist. Die Gasaufnahmekammer 43 weist eine Öffnung auf, mit der eine Öffnung 44 an einem Ende des Tintenwegs 42 verbunden ist.
Der Vorgang des Einfüllens der Tinte und des Überführens des Gases bei diesem Beispiel der Konstruktion wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 21A bis 21D und die 22A und 22B beschrieben.
21A zeigt einen Zustand, in dem der zweite Tintenbehälter 125 verformt ist, nachdem die Tinte in dem Behälter verbraucht wurde. Da die Druckplatten 109 näher zueinander kommen, wird die Feder 107 so zusammengedrückt, dass das Innere des zweiten Tintenbehälters 125 bei einem optimalen Bereich des negativen Drucks gehalten wird, um Tinte zu dem Druckkopf zuzuführen. 21A zeigt ebenfalls einen Zustand, bei dem ein Gas in dem zweiten Tintenbehälter 125 vorhanden ist, weil beispielsweise das Gas von außen in den Druckkopf gelangt, während die Tinte verbraucht wurde.
Wenn die Tinte in den zweiten Tintenbehälter 125 zugeführt wird, sind die Verbindungseinrichtung 11 und die Zuführeinheit 31 miteinander verbunden, wie in 21B gezeigt. Wenn die Verbindungseinrichtung 11 und die Zuführeinheit 31 verbunden sind, bewirkt der negative Druck in dem zweiten Tintenbehälter 125, dass Tinte von dem ersten Tintenbehälter 51 in den zweiten Tintenbehälter 125 strömt, wie bei der vorherigen Ausführungsform.
Da die Tinte weiter auf diese Weise strömt, erweitert sich der Tintenbehälter 125, unterstützt von der Rückführkraft der Feder 107, wie in 21C gezeigt, und das Tintenniveau in dem zweiten Tintenbehälter 125 nimmt allmählich zu. Gleichzeitig gelangt das in dem zweiten Tintenbehälter 125 vorhandene Gas in die Gasaufnahmekammer 43 durch das Gasüberführungsrohr 13. Wenn das von dem zweiten Tintenbehälter 125 ausgegebene Gas in die Gasaufnahmekammer 43 einströmt, wie in 21D gezeigt, nimmt das Verhältnis des die Gasaufnahmekammer 43 einnehmenden Gases allmählich relativ zu, verglichen mit der Tinte in der Gasaufnahmekammer 43, die volumenmäßig abnimmt und in den zweiten Tintenbehälter 125 strömt.
Wenn mehrere Tinteneinfüll- und Gasausgabevorgänge beendet sind, wird die Verbindungseinrichtung 11 von der Zuführeinheit 31 getrennt, wie in 22 gezeigt. In diesem getrennten Zustand ist die Zuführeinrichtung 31 hermetisch geschlossen, sodass das in die Gasaufnahmekammer 43 ausgegebene Gas dort verbleibt.
Im Folgenden wird, wie in 22B gezeigt, wenn eine äußere Kraft P auf die Gasaufnahmekammer 43 aufgebracht wird, die beutelförmige Gasaufnahmekammer 43 zusammengedrückt, wodurch das darin enthaltende Gas durch den Tintenweg 42 in den ersten Tintenbehälter 51 strömt. Eine Druckeinrichtung zum Zusammendrücken der Gasaufnahmekammer 43 kann bei Bedarf in die Druckvorrichtung eingebaut sein.
Bei dieser Konstruktion muss das innere Volumen der Gasaufnahmekammer 43 größer als das innere Volumen des Tintenwegs 43 ausgebildet sein. Wenn das innere Volumen der Gasaufnahmekammer 43 kleiner als das des Tintenwegs 42 ist, besteht die Möglichkeit, dass, wenn die Gasaufnahmekammer 43 wieder ihre Ausgangsform einnimmt, nachdem das Gas in der Kammer dem ersten Tintenbehälter 51 zugeführt wurde, das Gas in dem Tintenweg 42 verbleibt. D.h., wenn die Gasaufnahmekammer 43 durch die äußere Kraft zusammengedrückt wird, um das Gas von der Gasaufnahmekammer 43 dem ersten Tintenbehälter 51 zuzuführen, und dann die äußere Kraft aufgehoben wird, um in den Ausgangszustand zurückzukehren, wird bewirkt, dass die Tinte in dem ersten Tintenbehälter 51 in die Gasaufnahmekammer 43 strömt, sodass das Gas in dem Tintenaufnahmeweg 42 nicht ausreichend durch Tinte ersetzt werden kann, und das Gas in der Nähe des Verbindungsabschnitts zwischen dem Tintenweg 42 und der Gasaufnahmekammer 43 verbleibt. Das Restgas kann in den zweiten Tintenbehälter 125 abgegeben wer den. Das innere Volumen der Gasaufnahmekammer 43 ist daher größer als das des Tintenwegs 42.
(FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM)
23A und 23B zeigen eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform stellt ein Konstruktionsbeispiel dar, bei dem praktisch keine Höhendifferenz zwischen dem Tinteneinführrohr und dem Gasabführrohr besteht, und mehrere Kanäle zwischen dem ersten und zweiten Tintenbehälter ausgebildet sind.
23A ist eine Schnittansicht der zweiten Tintenspeicherzone und der Verbindungseinrichtung 11. Wie in der Figur gezeigt, sind das Tinteneinführrohr 12 und das Gasüberführungsrohr 13 in dem Rahmen (Basisteil) 115 des zweiten Tintenbehälters 125 vorgesehen, wobei die Öffnungen ihre unteren Enden an der Seite des zweiten Tintenbehälters 125 fast in gleicher Höhe angeordnet sind. Ein Teil der Öffnung des unteren Endes des Tinteneinführrohres 12 an der Seite des zweiten Tintenbehälters 125 steht mit einer in dem Rahmen 115 ausgebildeten Nut 91 in Verbindung.
23B zeigt den mit dem ersten Tintenbehälter 51 verbundenen zweiten Tintenbehälter 125. In diesem verbundenen Zustand besteht kein Unterschied zwischen den an den Öffnungen in den unteren Enden dieser Wege an der Seite des zweiten Tintenbehälters 125 erzeugten Meniskuskräfte, wenn keine Höhendifferenz zwischen den durch das Tintenzuführrohr 12 und das Gasüberführungsrohr 13 besteht, und daher findet keine Gasüberführung statt. Wie in der Figur gezeigt, bewirkt die Kapillar anziehungskraft der Nut 91 jedoch, dass die Tinte längs der Wandfläche nach unten fließt, da die Nut 91 in dem Rahmen 115 mit der Öffnung des Tinteneinführrohres 12 in Berührung steht, wodurch der Meniskus in der Öffnung an der Seite des Tintenzuführrohres 12 aufgebrochen wird. Entsprechend dem Tintenvolumen, das sich in dem zweiten Tintenbehälter 125 bewegt hat, nimmt der Gasdruck in dem Behälter 125 zu, der wiederum den Meniskus in dem Tintenzuführrohr 12 aufbricht, wodurch das Gas in dem zweiten Tintenbehälter 125 in den ersten Tintenbehälter 51 strömen kann. Wie oben beschrieben, ist es möglich, auch wenn keine Höhendifferenz zwischen den zwei Strömungswegen besteht, das Gas zu überführen.
(SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
24A und 24B stellen eine sechste Ausführungsform der Erfindung dar. Diese Ausführungsform gibt ein Konstruktionsbeispiel wieder, bei dem mehrere Strömungswege zwischen den ersten und zweiten Tintenbehälter 51, 125 an der Seite des ersten Tintenbehälters 51 vorgesehen sind.
In 24A sind das Tinteneinführrohr 12 und das Gasüberführungsrohr 13 an der Seite des ersten Tintenbehälters 51 vorgesehen. Die Öffnungen am unteren Ende in bezug auf die Schwerkraftrichtung des Tinteneinführrohres 12 und des Gasüberführungsrohres 13 sind in der Höhe unterschiedlich und hermetisch mit einem Dichtungsteil (Dichtgummi) 26 verschlossen. Das Dichtgummi 26 wird mittels einer Feder 24 nach unten gedrückt und durch einen nicht gezeigten Anschlag daran gehindert, sich wegzubewegen. Wenn, wie in 24A gezeigt, der erste und zweite Tintenbehälter 51, 125 nicht verbunden sind, sind die Öffnungen am unteren Ende des Tinteneinführrohres 12 und des Gasüberführungsrohres 13 durch Dichtgummi 26 verschlossen. Der Rahmen 115 des zweiten Tintenbehälters 125 ist mit dem Dichtteil S versehen, die jeweils in einem Schlitz Sa ausgebildet sind. In dem Zustand von 24A schießt das Dichtteil S den Schlitz Sa aufgrund seiner Elastizität, wodurch der zweite Tintenbehälter 125 abgedichtet ist.
Wenn, wie in 24B gezeigt, der erste und der zweite Tintenbehälter 51, 125 verbunden sind, verläuft das Tintenzuführrohr 12 und das Gasüberführungsrohr 13 durch die Schlitze Sa in den entsprechenden Dichtteilen S in den zweiten Tintenbehälter 125. Dabei öffnen die Dichtgummi 26 die Öffnungen der unteren Enden des Tinteneinführrohres 12 und des Gasüberführungsrohres 13, wodurch das Innere des ersten und zweiten Tintentanks 51, 125 miteinander in Verbindung stehen. Die Innenflächen der Schlitze Sa der Dichtteile S kommen mit den äußeren Umfangsflächen des Tintenzuführrohres 12 und des Gasüberführungsrohres 13 zur Ausbildung einer luftdichten Dichtung in hermetische Berührung.
In diesem Beispiel wird die Tintenzuführung und die Gasabführung gleichzeitig durch einen der dritten Ausführungsform ähnlichen Mechanismus durchgeführt.
(SIEBTE AUSFÜHRUNGSFORM)
25 zeigt eine siebte Ausführungsform der Erfindung, bei der mehrere Strömungswege zwischen dem ersten und zweiten Tintenbehälter 51, 125 einstückig als eine Struktur angeordnet sind.
Bei den vorherigen Ausführungsformen sind die Strömungswege als getrennte Teile, d.h., das Tintenzuführrohr 12 und das Gasüberführungsrohr 13, ausgebildet. Es ist ebenfalls möglich, das Innere eines Rohres P zu teilen, um zwei Strömungswege zu bilden, wie in 25 gezeigt. Das Innere des Rohres P dient an dem rechten Seitenabschnitt als das Tintenzuführrohr 12 und der linke Seitenabschnitt dient als das Gasüberführungsrohr 13. In 25 ist das Rohr P in die Verbindungseinrichtung 11 an der Seite des zweiten Tintenbehälters 125 eingebaut und in ähnlicher Weise wie das Rohr gemäß 4A konstruiert. Mit 4A identische Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und ihre Erläuterung entfällt.
Durch Ausbilden von mehreren Strömungswegen in einem Rohr kann die Anzahl der erforderlichen einzubauenden Rohre vermindert werden, wodurch es wiederum möglich ist, eine Einsetzkraft zum Verbinden und Trennen des ersten und zweiten Tintenbehälters 51, 125 zu vermindern, wodurch ebenfalls die Begrenzungen ihrer Positionsgenauigkeit vermindert werden.
(ACHTE AUSFÜHRUNGSFORM)
26 zeigt eine achte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind zwischen dem ersten und zweiten Tintenbehälter 51, 125 zwei Strömungswege mittels eines einzigen Rohres P ausgebildet, wobei ein Strömungsweg 73 als das Tintenzuführrohr 12 und der andere 74 als das Gasüberführungsrohr 13 dienen. Das Rohr P ist mit einem Abschnitt 75 versehen, der eine feine Nut längs des Tintenweges bildet. Der Abschnitt 75 erstreckt sich von einer Öffnung des Strömungsweges 72 an der Seite des Druckkopfes nach unten. Der Abschnitt 75 steht von einer oberen inneren Fläche des zweiten Tintenbehälters 125 nach unten vor.
Bei dieser Konstruktion wird kein Meniskus mit einer hohen Oberflächenspannung an der Öffnung des Strömungsweges 73 an der Seite des Druckkopfes ausgebildet, da die Tinte in die feine Nut des Abschnitts 75 durch die Kapillarwirkung eintritt. Hierdurch fließt die Tinte leicht den Weg 73 nach unten zum zweiten Tintenbehälter 125. D.h., bei dieser Ausführungsform wird die Tintenzuführung und die Gasüberführung ebenfalls durchgeführt, auch wenn keine Höhendifferenz zwischen den Öffnungen an der Seite des Druckkopfes, des Tintenströmungswegs 73 und des Gasströmungswegs 74 vorhanden ist, wodurch die gleiche Wirkung wie die der vorher beschriebenen fünften Ausführungsform erzielt wird.
Die Konstruktion verhindert die Bildung eines Meniskus mit einer hohen Oberflächenspannung in der Öffnung des Tintenströmungswegs auf der Seite des Druckkopfes und ist nicht auf jene der fünften und achten Ausführungsformen begrenzt. Beispielsweise kann die Öffnung eine größere Größe aufweisen, mehrere Strömungswege können unterschiedliche innere Durchmesser aufweisen, oder die Bedingungen der Flächen der Strömungswege (Berührungswinkel mit der Tinte) können durch eine geeignete Auswahl der Materialien oder der Oberflächenbehandlung unterschiedlich sein. Diese Maßnahmen können ähnliche Wirkungen erzeugen.
(NEUNTE AUSFÜHRUNGSFORM)
27 zeigt einen zweiten Tintenbehälter 125 gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung.
In diesem Beispiel erstreckt sich der Strömungsweg 73 in 26 so nach unten, dass seine Öffnung an der Seite des Druckkopfes in der Nähe eines Bodens des zweiten Tintencontainers 125 angeordnet ist. Bei dieser Konstruktion steht die Öffnung des Strömungsweges 73 an der Seite des Druckkopfes immer mit der Tinte in dem zweiten Tintenbehälter 125 in Berührung. Somit wird, solange die Bedingung von Gleichung (4) erfüllt ist, ein Gas immer überführt und es ist nicht notwendig, die Situation zu betrachten, bei der der Zustand gemäß 19B auftritt, der oben beschrieben wurde. Es ist ebenfalls möglich, rings um die Öffnung des Strömungsweges 73 an der Seite des Druckkopfes eine Tintenaufnahmekammer vorzusehen, um sicherzustellen, dass die Öffnung immer mit der Tinte in Berührung steht.
(ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMEN)
Bei den obigen Ausführungsformen sind zwei Verbindungswege, das Tintenzuführrohr 12 und das Gasausgaberohr (Gasüberführungsrohr) 13 zwischen dem ersten Tintentank 51 als Tintenbehälter und dem zweiten Tintentank 125 als Tintennachfüllbehälter vorgesehen. Drei oder mehr Verbindungswege können zwischen dem ersten Tintentank 51 und dem zweiten Tintentank 125 vorgesehen sein. Die einzige Anforderung ist die Fähigkeit, Gas von dem zweiten Tintentank 125 zu dem ersten Tintentank 51 durch mindestens einen Verbindungsweg abzugeben und gleichzeitig Tinte von dem ersten Tintentank 51 in den zweiten Tintentank 125 durch mindestens einen anderen Verbindungsweg zuzuführen.
Wie oben beschrieben, sind die Funktionen der durch das Tintenzuführrohr 12 und das Gasausgaberohr 13 gebildeten Verbindungswege nicht auf die Zuführung von Tinte und die Ausgabe von Gas begrenzt. Wenn beispielsweise Tinte von dem ersten Tintentank 51 durch den negativen Druck in dem zweiten Tintentank 125 durch beide Verbindungswege zugeführt wird, werden das Tintenzuführrohr 12 und das Gasausgaberohr 13 beide zur Zuführung der Tinte verwendet. Wenn dann der Innendruck in dem zweiten Tintentank 125 zunimmt, wird das Gas in dem zweiten Tintentank 125 durch ein relativ kurzes Gasausgaberohr 13 ausgebeben, ein Verbindungsweg, durch den das Gas leichter entweichen kann, als durch das andere Rohr, gleichzeitig wird Tinte durch den anderen Verbindungsweg oder das Tintenzuführrohr 12 zugeführt. Nachdem dann die Öffnung am unteren Ende des Tintenzuführrohres 12 in die Tinte ein getaucht ist, sind die Funktionen der Verbindungswege deutlicher unterschieden, wobei das Gasausgaberohr 13 zur Ausgabe des Gases und das Tintenzuführrohr 12 zur Zuführung der Tinte dienen. Wenn das Tintenniveau in dem zweiten Tintentank 125 das Gasausgaberohr 13 erreicht, wird die Tintenzufuhr unterbrochen. Es ist daher möglich, eine gewünschte Tintenmenge in den zweiten Tintentank 125 in Abhängigkeit davon, wo in vertikaler Richtung die Öffnung des unteren Endes des Gasauslassrohres 13 angeordnet ist, zuzuführen. Hierdurch kann eine bestimmte Tintenmenge, die den zweiten Tintentank 125 bis zu seiner Kapazität füllt, dem zweiten Tintentank 125 zugeführt werden.
Die Verbindungswege können so konstruiert sein, dass jeder von ihnen sowohl die Tintenzuführung und die Gasabführung durchführen, bis ihre unteren Enden in die Tinte in dem zweiten Tintentank 125 eintauchen. Durch unterschiedliche Strömungswiderstände der Fluide (Tinte und Gas) in diesen Verbindungswegen, in dem man unterschiedliche Innendurchmesser und Materialien für die Wege verwendet, können die Verbindungswege grob unterschiedliche Funktionen aufweisen, wie zum Beispiel eine Tintenzuführfunktion und eine Gasauslassfunktion. Indem man den Vorteil der kleinen Unterschiede in den Strömungswiderständen des Fluids zwischen den Verbindungswegen infolge der Herstellungsunterschiede ausnutzt, können die Funktionen der Verbindungswege grob zwischen einer Tintenzuführung und einer Gasausgabe unterschieden werden. Wenn mehrere Verbindungswege in der gleichen Konfiguration ausgebildet werden, ist es daher möglich, störungsfrei Tinte durch mindestens einen der Verbindungswege zuzuführen, wäh rend gleichzeitig Gas von mindestens einem anderen Verbindungsweg abgeführt wird.
Diese Verbindungswege können durch entsprechende Anzahl von Rohren oder in einem einzigen Rohr ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Doppelrohr verwendet werden, um einen Verbindungsweg in einem mittleren Teil des Rohres und einen anderen Verbindungsweg auf einer äußeren Umfangsseite auszubilden. Die einzige Bedingung ist, dass eine Trennwand in einem einzigen Rohr das Innere des Rohres vollständig oder unvollständig teilt, um mehrere Verbindungswege auszubilden.
Die Erfindung wurde im Einzelnen unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben, und es ist aus dem Obigen für den Fachmann ersichtlich, dass Änderungen und Abänderungen möglich sind, ohne sich von der Erfindung, wie beansprucht, zu entfernen.

Claims

Tintenzufuhrvorrichtung umfassend eine erste Tintenspeicherzone (31, 41, 51) zum Speichern von Tinte und eine mit der ersten Tintenspeicherzone (31, 41, 51) über eine Verbindungseinrichtung (11, 31) verbundene zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) zur Zuführung der Tinte von der ersten Tintenspeicherzone (31, 41, 51) zur Versorgung eines Druckkopfes, wobei die Verbindungseinrichtung (11, 31) die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) lösbar mit der ersten Tintenspeicherzone (31, 41, 51) verbindet, und, wenn die zwei Tintenspeicherzonen verbunden sind, mehrere Verbindungswege (12, 13) gebildet werden, die die zwei Tintenspeicherzonen miteinander verbinden; wobei weiter, wenn die Tinte in die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) durch mindestens einen der mehreren Verbindungswege (12, 13) von der ersten Tintenspeicherzone (31, 41, 51) aufgefüllt wird, ein in der zweiten Tintenspeicherzone (12, 13, 133) vorhandenes Gas durch mindestens einen anderen Verbindungsweg (12, 13) zu der ersten Tintenspeicherzone (31, 41, 51) überführt werden kann; wobei weiter die erste Tintenspeicherzone (31, 41, 51) einen Raum zur Aufnahme des von der zweiten Tin tenspeicherzone (12, 13, 133) überführten Gases aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) ausschließlich der mehreren Verbindungswege (12, 13) und eines Verbindungsabschnitts mit dem Druckkopf virtuell einen hermetisch abgeschlossenen Raum bildet.
Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Tintenspeicherzone (31, 41, 51) eine Einrichtung zur Zuführung einer Atmosphäre in die erste Tintenspeicherzone (31, 41, 51) aufweist, ohne dass sie durch die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) gelangt.
Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Verbindungswege (12, 13) mit ihren Öffnungen an der Seite der ersten Tintenspeicherzone in Schwerkraftrichtung höher als mit ihren Öffnungen an der Seite der zweiten Tintenspeicherzone angeordnet sind und ebenfalls eine Öffnung von mindestens einem Verbindungsweg (12, 13) an der Seite der zweiten Tintenspeicherzone in Schwerkraftrichtung höher als eine Öffnung von mindestens einem anderen Verbindungsweg (12, 13) an der Seite der zweiten Tintenspeicherzone angeordnet ist.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei auf der Grundlage einer Beziehung zwischen einem Druck, den die Tinte in der ersten Tintenspeicherzone (31, 41, 51) auf die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) ausübt, die einen virtuell hermetisch geschlossenen Raum bildet, und einer Kraft eines in mindestens einem der mehreren Verbindungswege (12, 13) gebildeten Tintenmeniskus ein in der zweiten Tintenspeicherzone (12, 13, 133) vorhandenes Gas in die erste Tintenspeicherzone (31, 41, 51) durch mindestens einen Verbindungsweg (12, 13) überführt wird, während gleichzeitig die Tinte von der ersten Tintenspeicherzone (31, 41, 51) der zweiten Tintenspeicherzone (12, 13, 133) durch mindestens einen anderen Verbindungsweg (12, 13) zugeführt wird.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Öffnung an der Seite der zweiten Tintenspeicherzone von mindestens einem der mehreren Verbindungswege (12, 13) in einer Berührung mit einer Innenwand eines die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) bildenden Behälters gebildet wird.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Öffnung an der Seite der zweiten Tintenspeicherzone von mindestens einem der mehreren Verbindungswege (12, 13) mit einer Nut (91) ausgebildet ist, die sich längs des Verbindungsweges (12, 13) zur Innenseite der zweiten Tintenspeicherzone (12, 13, 133) erstreckt.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Öffnung an der Seite der zweiten Tintenspeicherzone von mindestens einem der mehreren Verbindungswege (12, 13) immer mit der Tinte in der zweiten Tintenspeicherzone (12, 13, 133) in Berührung steht.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die mehreren Verbindungswege (12, 13) unterschiedliche Berührungswinkel zwischen ihrer Innenwand und der Tinte aufweisen.
Tintenzufuhrvorrichtung nach irgendeinem der vorherigen Ansprüche, wobei die mehreren Verbindungswege (12, 13) unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend eine Einrichtung, die, wenn die Verbindungseinrichtung (11, 31) einen Verbindungsabschnitt an der Seite der zweiten Tintenspeicherzone von einem Verbindungsabschnitt an der Seite der ersten Tintenspeicherzone trennt, den Verbindungsabschnitt an der Seite der zweiten Tintenspeicherzone hermetisch verschließt.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) einen Druckabschnitt, der die Tinte verwendet, einen zweiten Tintenbehälter (125) zum Speichern der Tinte und die Verbindungseinrichtung (11, 31) aufweist.
Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der zweite Tintenbehälter (125) verformbar ist.
Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der zweite Tintenbehälter (125) eine Einrichtung (61; 71) zur Erzeugung eines negativen Drucks in ihm aufweist.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mindestens ein Teil der ersten Tintenspeicherzone (31, 41, 51) in Schwerkraftrichtung höher als die Verbindungseinrichtung (11, 31) angeordnet ist.
Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die erste Tintenspeicherzone (31, 41, 51) einen ersten Tintenbehälter (51) zum Speichern der Tinte, eine Einrichtung (61, 71) zur Erzeugung eines negativen Drucks in dem ersten Tintenbehälter (51), die Verbindungseinrichtung (11, 31) und einen Tintenversorgungsabschnitt zum Abführen der Tinte aufweist.
Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 15, wobei der erste Tintenbehälter (51) ein bewegbares Teil (106, 109) in mindestens einem Teil von ihm aufweist, der einen Tintenspeicherraum bildet und der, wenn Tinte zur zweiten Tintenspeicherzone (12, 13, 133) zugeführt wird, in einer Richtung versetzbar ist, die den Tintenspeicherraum vermindert, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines negativen Drucks (61, 71) in dem Tintenspeicherraum aufweist.
Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der erste Tintenbehälter (51) ein Teil (107) aufweist, das das bewegbare Teil (106, 109) in eine entgegengesetzte Richtung drückt, in die das bewegbare Teil (106, 109) versetzbar ist.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei der erste Tintenbehälter (51) eine Atmosphäreneinführeinrichtung (53, 55, 67) aufweist, um Umgebungsluft in den Tintenspeicherraum von außen zuzuführen, wenn Tinte von dem Tintenspeicherraum in die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) zugeführt wird.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der erste Tintenbehälter (51) ersetzt werden kann, nachdem die Tinte darin verbraucht ist.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der erste Tintenbehälter (51) mit einer Gasaufnahmekammer (43) versehen ist, die höher als die Verbindungseinrichtung (11, 31) angeordnet ist und ein von der zweiten Tintenspeicherzone (12, 13, 133) überführtes Gas aufnimmt.
Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Gasaufnahmekammer (43) verformbar ist.
Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Gasaufnahmekammer (43) ein maximales Innenvolumen aufweist, das größer als ein Innenvolumen eines Tintenwegs (41, 42) ist, wobei der Tintenweg (41, 42) die Tinte von dem ersten Tintenbehälter (51) der Verbindungseinrichtung (11, 31) zuführt.
Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, weiter umfassend eine Einrichtung (26), die, wenn die Verbindungseinrichtung (11, 31) einen Verbindungsabschnitt an der Seite der zweiten Tintenspeicherzone von einem Verbindungsabschnitt an der Seite der ersten Tintenspeicherzone trennt, hermetisch den Verbindungsabschnitt an der Seite der ersten Tintenspeicherzone verschließt, und eine Einrichtung zur Verbindung eines Innenvolumens der Gasaufnahmekammer (43).
Tintenzufuhrvorrichtung nach Anspruch 23, wobei die Einrichtung zur Verminderung des Innenvolumens der Gasaufnahmekammer (43) als eine Einrichtung (114) zum Zusammenpressen der Gasaufnahmekammer (43) ausgebildet ist.
Tintenstrahldruckvorrichtung zum Drucken eines Bildes auf ein Druckmedium (108) unter Verwendung eines Tintenstrahldruckkopfes, wobei die Tintenstrahldruckvorrichtung eine Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24 als Vorrichtung zur Zufuhr von Tinte zum Tintenstrahldruckkopf aufweist.
Verwendung einer Tintenzufuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24 in einer Tintenstrahldruckvorrichtung gemäß Anspruch 25, wobei die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zur Bewegung eines Druckkopfes in einer Hauptabtastrichtung, und eine Transporteinrichtung zum Transport eines Druckmediums (208) in einer Unterabtastrichtung, die die Hauptabtastrichtung kreuzt, wobei die erste Tintenspeicherzone (31, 41, 51) an einer bestimmten Stelle in einem Körper der Druckvorrichtung angeordnet ist, wobei weiter die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) mit dem Druckkopf bewegbar ist, wobei weiter die Verbindungseinrichtung (11, 31) die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) mit der ersten Tintenspeicherzone (31, 41, 51) verbindet, wenn sich der Druckkopf in einer bestimmten Position in der Hauptabtastrichtung befindet, und, wenn sich der Druckkopf von der bestimmten Position wegbewegt, die zweite Tintenspeicherzone (12, 13, 133) von der ersten Tintenspeicherzone (31, 41, 51) trennt.
Tintenbehälter (51, der durch eine Verbindungseinrichtung (11, 31) mit einem Tintenauffüllabschnitt (125) zur Zufuhr von von dem Tintenauffüllabschnitt (125) aufgefüllter Tinte zu einem Druckkopf verbunden ist, wobei die Verbindungseinrichtung (11, 31) mehrere Verbindungswege (12, 13) bildet, die den Tintenbehälter (51) lösbar mit dem Tintenauffüllabschnitt (125) verbindet, und, wenn der Tintenbehälter (51) mit dem Tintenauffüllabschnitt (125) verbunden ist, diese miteinander in Verbindung stehen; wobei weiter, wenn die Tinte von dem Tintenauffüllabschnitt (125) zu dem Tintenbehälter (51) durch mindestens einen der mehreren Verbindungswege (12, 13) aufgefüllt ist, ein in dem Tintenbehälter (51) vorhandenes Gas zu dem Tintenauffüllabschnitt (125) durch mindestens einen anderen Verbindungsweg (12, 13) überführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Tintenbehälter (51) ausschließlich der mehreren Verbindungswege (12, 13) und eines Verbindungsabschnitts mit dem Druckkopf virtuell einen hermetisch abgeschlossenen Raum bildet.
Tintenbehälter (51) nach Anspruch 27, wobei der Tintenbehälter (51) auf einem bewegbaren Wagen (202), an dem der Druckkopf befestigt ist, gehalten wird; wobei der Tintenauffüllabschnitt (125) außerhalb des bewegbaren Wagens (202) angeordnet ist, wobei weiter mindestens ein Teil der mehreren Verbindungswege (12, 13) entweder in dem Tintenbehälter (51) oder dem Tintenauffüllabschnitt (125) ausgebildet ist.
Tintenbehälter (51) nach Anspruch 27 oder 29, wobei mehrere Verbindungswege (12, 13) mit ihren Öffnungen an der Seite des Tintenauffüllabschnitts in Schwerkraftrichtung höher als mit ihren Öffnungen an der Seite des Tintenbehälters angeordnet sind, und ebenfalls eine Öffnung von mindestens einem Verbindungsweg (12, 13) an der Seite des Tintenbehälters in Schwerkraftrichtung höher als eine Öffnung von mindestens einem anderen Verbindungsweg (12, 13) an der Seite des Tintenbehälters angeordnet ist.
Tintenbehälter (51) nach einem der Ansprüche 27 bis 29, weiter umfassend eine Einrichtung (26), die, wenn die Verbindungseinrichtung (11, 31) einen Verbindungsabschnitt an der Seite des Tintenbehälters von dem Tintenauffüllabschnitt trennt, den Verbindungsabschnitt hermetisch verschließt.
Tintenbehälter (51) nach einem der Ansprüche 25 bis 30, wobei ein Innenraum des Tintenbehälters (51) verformbar ausgebildet ist.
Tintenbehälter (51) nach einem der Ansprüche 27 bis 31, weiter umfassend eine Einrichtung (61, 71) zur Erzeugung eines negativen Drucks in einem Innenraum des Tintenbehälters (51).
Tintenbehälter (51) nach einem der Ansprüche 27 bis 32, weiter umfassend eine flexible Folie zum Bilden mindestens eines Teils eines Innenraum des Tintenbehälters, und eine Feder zum Drücken der flexiblen Folie nach außen.
Tintenstrahlpatrone (1), umfassend einen Tintenbehälter (51) nach einem der Ansprüche 27 bis 33 und einen Tintenstrahldruckkopf zum Ausstrahlen von dem Tintenbehälter (51) zugeführter Tinte.
Tintennachfüllbehälter (125), der durch eine Verbindungseinrichtung (11, 31) mit einem Tintenbehälter (51) zum Auffüllen von Tinte in den Tintenbehälter (51) verbunden ist, wobei der Tintenbehälter (51) Tinte einem Druckkopf zuführt, wobei die Verbindungseinrichtung (11, 31) den Tintenbehälter (51) mit dem Tintennachfüllbehälter (125) lösbar verbindet, und wenn der Tintenbehälter (51) und der Tintennachfüllbehälter (125) verbunden sind, mehrere den Tintenbehälter (51) und den Tintennachfüllbehälter (125) miteinander verbindende Verbindungswege (12, 13) bildet, wobei weiter, wenn Tinte in den Tintenbehälter (51) von dem Tintennachfüllbehälter (125) durch mindestens einen der mehreren Verbindungsweg (12, 13) nachgefüllt wird, ein in dem Tintenbehälter (51) vorhandenes Gas durch mindestens einen anderen Verbindungsweg (12, 13) zu dem Tintennachfüllbehälter (125) überführt werden kann, wobei weiter der Tintennachfüllbehälter (125) einen Raum zur Aufnahme des von dem Tintenbehälter (51) überführten Gases aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Tintenbehälter (51) ausschließlich der mehreren Verbindungswege (12, 13) und eines Verbindungsabschnitts mit dem Druckkopf einen virtuell hermetisch abgeschlossenen Raum bildet.
Tintennachfüllbehälter (125) nach Anspruch 35, wobei der Tintenbehälter (51) an einen bewegbaren Wa gen (202) gehalten wird, an dem der Druckkopf befestigt ist, wobei der Tintennachfüllbehälter (125) außerhalb des bewegbaren Wagens (202) angeordnet ist, und wobei weiter mindestens ein Teil der mehreren Verbindungswege (12, 13) entweder in dem Tintenbehälter (51) oder dem Tintennachfüllbehälter (125) ausgebildet ist.
Tintennachfüllbehälter (125) nach Anspruch 35 oder 36, weiter umfassend eine Einrichtung (61, 71) zur Erzeugung eines negativen Drucks in dem Tintennachfüllbehälter (125), die Verbindungseinrichtung (11, 31) und einen Tintenversorgungsabschnitt (128) zur Ausgabe der Tinte.
Tintennachfüllbehälter (125) nach einem der Ansprüche 35 bis 37, weiter umfassend ein bewegbares Teil (106, 109) in mindestens einem Teil davon, das einen Tintenspeicherraum bildet, und das, wenn Tinte in den Tintenbehälter (51) zugeführt wird, in eine Richtung versetzbar ist, die den Tintenspeicherraum vermindert, und eine Einrichtung (61, 71) zur Erzeugung eines negativen Drucks in dem Tintenspeicherraum.
Tintennachfüllbehälter nach Anspruch 38, weiter umfassend ein Teil (107), das das bewegbare Teil (106, 109) in einer entgegengesetzten Richtung zur Richtung, in der das bewegbare Teil (106, 109) versetzt werden kann, drückt.
Tintennachfüllbehälter (125) nach einem der Ansprüche 35 bis 39, weiter umfassend eine Atmosphärenzuführeinrichtung (53, 55, 67) zur Zuführung von Umgebungsluft in den Tintenspeicherraum, in dem Tinten nachfüllbehälter (125) von außen, wenn Tinte von dem Tintenspeicherraum in den Tintenbehälter (51) zugeführt wird.