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Die Erfindung betrifft einen Tintenbehälter,
insbesondere einen Tintenbehälter, der in einem
Tintenstrahldrucker verwendet wird.
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Da flüssige Tinte verwendet wird, hatten
Tintenstrahldrucker bisher den Nachteil, daß Druckvorgang und -qualität
stark von den verschiedenen Gegebenheiten beim Drucken
abhängig sind. Deshalb wurde ein Verfahren entwickelt, das das
Ändern des Tintenflusses in der Patrone durch
Kapillarwirkung und Oberflächenspannung umfaßt. Hierzu werden Fasern in
den Tintenbehälter eingebracht, und die Verschlechterung des
Druckbildes, die auf die verschiedenen Gegebenheiten beim
Drucken zurückzuführen sind, wird behoben.
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Die Fig. 6 der beigefügten zeichnungen stellt einen
Querschnitt durch einen ersten bekannten Tintenbehälter dar.
Von einem Tintenbehälter 3 wird einem Tintenstrahldrucker 1
Tinte 5 über einen Tintenzuführungskanal 2 zugeführt. Fasern
4 werden dem Tintenbehälter 3 zugegeben und Luft durch einen
Lufteinlaß 6 in den Raum 7 eingeleitet, der dadurch
entsteht, daß die Fasern Tinte aufsaugen. Falls die saugkraft
des Tintenstrahldruckers 1 groß ist, wird in diesem Fall
Tinte 5 aus dem Tintenbehälter 3 zum Tintenzuführungskanal 2
hin angesaugt. Bei zu geringer saugkraft ist es jedoch
aufgrund der Oberflächenspannung 20 nicht möglich, ausreichend
Tinte zuzuführen. Außerdem fließt die Tinte nicht aus der
Düse, sofern der Tintenstand 5 im Tintenbehälter niedriger
ist als die Düse des Tintenstrahldruckers 1.
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Deshalb verarbeitet der in der japanischen
Patentschrift Nr. 11152/1988 offenbarte Tintenstrahldrucker
zweckmäßig die Tinte so, daß er sie im Tintenbehälter zum
Tintenzuführungskanal hin sammelt und sie zugleich dadurch am
Auslaufen hindert, daß speichermaterial seitlich im Innenraum
des Tintenbehälters angeordnet wird. Den Querschnitt des in
der japanischen Patentschrift Nr. 11152/1988 offenbarten
Tintenstrahldruckers zeigt Fig. 7 der beigefügten
Zeichnungen. Ein Tintendüsenkopf 1 ist über einen
Tintenzuführungskanal 2 mit einem Tintenbehälter 3 verbunden. Der
Innendurchmesser des Tintenbehälters 3 nimmt in Richtung auf
den Tintenzuführungskanal 2 ab. Der Tintenbehälter 3 ist mit
einer einheitlichen Faserart 4 ausgefüllt, deren Dichte sich
beim Annähern an den Tintenzuführungskanal 2 kontinuierlich
erhöht. Da der Filz durchgehend ist und keine Trennstellen
aufweist, sammelt sich Tinte an einer Seite des Behälters
an. In den durch Absaugen der Tinte entstandenen Hohlraum 7
wird über den Lufteinlaß 6 Luft zugeführt. Der Lufteinlaß
ist durch einen Deckel 8 verschlossen, wenn er nicht benutzt
wird.
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Bei dieser bekannten Anordnung ist es jedoch schwierig,
einen passenden Platz für den Tintenbehälter in der Patrone
vorzusehen, und zwar nicht nur wegen der schmalen
Ausführung, sondern auch, weil die Faser allmählich
zusammengedrückt wird. Dadurch kann dem Tintenbehälter keine Tinte
zugeführt werden, und im Behälter ist keine ausreichende
Tintenmenge speicherbar. Das Problem liegt also in der
erforderlichen Größe des Tintenbehälters.
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Darüber hinaus führen atmosphärische Schwankungen der
Temperatur und des Drucks zum Auslaufen, sofern Tinte
einfach in einen Behälter eingefüllt wird. Dies ist der Grund,
warum für patronenartige Tintenbehälter verschiedener
Ausführungen von Tintenstrahldruckern unterschiedliche
Anordnungen und Verfahren angewendet werden, um das Auslaufen von
Tinte zu verhindern und einen bestimmten Gegendruck auf den
Druckkopf auszuüben. Dazu wird ein Verfahren vorgeschlagen,
bei welchem ein tintenaufnehmendes Material (Urethanschaum)
im Behälter mit Tinte getränkt wird, um diese aufgrund der
Kapillarkräfte des Aufnahmematerials zu binden, und um den
Gegendruck im Behälter auf einen geeigneten negativen Wert
einzustellen (z.B. japanische Patentschrift Nr.87242/1988).
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Bei diesem Aufbau verringert sich jedoch der
Tintenvorratsraum um das Volumen des tintenaufnehmenden Materials,
und die Tinte kann wegen der Kapillarkräfte des
tintenaufnehmenden Materials nicht vollständig ausgenützt werden.
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Fig. 8 der beigefügten Zeichnungen stellt einen
Querschnitt durch eine erste bekannte Tintenpatrone dar. Wie aus
Fig. 8 hervorgeht, wird eine längs angeordnete Konstruktion
vorgeschlagen, bei welcher ein Tintenbehälter 33 in zwei
Kammern aufgeteilt ist, nämlich in einen Hauptspeicher 35
zum Speichern reiner Tinte und in einen zweiten
Tintenspeicher 34 zur Aufnahme überfließender Tinte (japanische
Patentschrift Nr. 522/1990). Bei dieser Anordnung ist zwischen
dem Haupttintenspeicher 35 und dem zweiten Tintenspeicher 34
ein Tintenflußkanal 38 vorgesehen. Zwischen dem
Druckkopfhalter 36 zur Aufnahme des Druckkopfes 39, dem
Tintenflußkanal 38 und dem zweiten Tintenvorratsraum 34 ist
poröses Material eingefügt.
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Da der zweite Tintenspeicher zur Aufnahme
überfließender Tinte keine Verbindung zur Außenluft besitzt, verbleibt
bei diesem Aufbau jedoch bei Temperaturschwankungen auch
dann Tinte im zweiten Tintenspeicher, wenn nicht gedruckt
wird. Jetzt ändert sich der Durchmesser der Tröpfchen
entsprechend dem auftretenden Unterschied im Flüssigkeitsstand
zwischen dem Druckkopf und dem zweiten Tintenspeicher. Wegen
der Änderung des Gegendruckes auf den Druckkopf besteht
daher die Gefahr, daß Tinte aus der Düse ausläuft, und es ist
schwierig, den Gegendruck einzustellen.
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Fig. 9 der beigefügten Zeichnungen (japanische Patent
schrift Nr. 99631/1975) zeigt einen Querschnitt durch eine
zweite bekannte Tintenpatrone, bei welcher die Tintenkammer
in zwei getrennte Kammern aufgeteilt ist. Bei diesem
Beispiel ist die Flüssigkeitsquelle 40 in Form einer der
Tintenkammern mit aufgeschäumtem tintengetränktem
Plastikmaterial 41 ausgefüllt und besitzt im untersten Teil eine
Versorgungsöffnung 46 für die Tintenzufuhr zum Druckkopf. Im
oberen Teil der Flüssigkeits-Fülleinrichtung 42 als weiterer
Tintenkammer ist ein Luftloch 43 vorgesehen. Das Innere der
Flüssigkeits-Fülleinrichtung 42 ist mit Tinte 44 aufgefüllt.
In diese taucht ein Docht 45 ein, welcher durch die
Außenwand des Flüssigkeitsbehälters 42 und durch eine Öffnung 48
an der Außenwand der Flüssigkeitsquelle 40 geführt wird. Der
Docht kommt mit seinem Ende 47 zur Tintenzufuhr mit dem
aufgeschäumten Plastikmaterial 41 in Berührung.
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Bei obiger Anordnung besteht jedoch ein Problem
bezüglich der Tintenspeicherung, weil die
Flüssigkeits-Fülleinrichtung ein Luftloch aufweist. Da die Flüssigkeitsquelle
mit aufgeschäumtern tintengetränktern Plastikmaterial gefüllt
ist, kann die Tinte außerdem wegen der Kapillarkraft nicht
ganz ausgenützt werden, und der Gegendruck nimmt mit der
Abnahme der Tinte zu. Deshalb ist es schwierig, den Gegendruck
einzustellen.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, für einen
Tintenstrahldrucker eine Tintenpatrone bereitzustellen, die es
ermöglicht, die verfügbare Tintenmenge zu erhöhen und einen
bestimmten Gegendruck auf den Druckkopf auszuüben.
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Erfindungsgemäß wird eine Tintenpatrone geeignet für einen
Tintenstrahldrucker bereitgestellt, umfassend:
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ein Vorratsabteil für Tinte; und
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ein Regulierabteil, das einen Zuführauslaß aufweist,
geeignet zum Zuführen von Tinte zu einem Druckkopf der in
einem unteren Bereich der Tintenpatrone angeordnet ist,
wobei das Regulierabteil mit Material ausgefüllt ist, das bei
Gebrauch mit Tinte getränkt ist, und ein Materialteil vom
Regulierabteil zum Boden des Vorratsabteils verläuft,
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dadurch gekennzeichnet, daß das Regulierabteil in
seinem oberen Bereich ein mit der Luft in Verbindung stehendes
Luftloch hat und mit Fasermaterial ausgefüllt ist, wobei das
Vorratsabteil luftdicht ist, und eine Trennwand mit einer
Verbindungsöffnung zum Verbinden der Abteile die jeweiligen
Abteile teilt und der Materialteil aus dem Regulierabteil
über die Verbindungsöffnung zum Boden des Vorratsabteils
verläuft.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführung ist das Innere
einer Tintenpatrone durch eine in Längsrichtung angebrachte
Trennwand in zwei Kammern aufgeteilt, nämlich eine
Vorratskammer und eine Ausgleichskammer. Die Vorratskammer ist ganz
mit Tinte gefüllt. Die Ausgleichskammer ist mit faserartigem
tintengetränktem Material gefüllt, wobei ein Teil des
faserartigen Materials über eine Durchverbindung den unteren Teil
der Vorratskammer erreicht. Darüber hinaus ist im oberen
Teil der Ausgleichskammer ein zur Außenluft offenes Luftloch
und im unteren Teil eine Zuführungsöffnung zum Druckkopf
angebracht. Dabei weist die Vorratskammer zur
Ausgleichskammer eine im unteren Teil der Trennwand angebrachte
Durchverbindung auf, und der restliche Teil ist luftdicht
ausgeführt.
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Die Erfindung wird nunmehr zur besseren Darstellung und
um zu zeigen, wie sie ausgeführt werden kann, beispielhaft
mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigt:
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Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Tintenpatrone;
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Fig. 2 einen zum Schnitt in Fig. 1 senkrecht
ausgeführten Querschnitt;
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Fig. 3 eine zu Fig. 1 ähnliche Ansicht, die die
Tintenpatrone im Anfangszustand darstellt;
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Fig. 4 eine zu Fig. 3 ähnliche Ansicht, die die
Tintenpatrone bei teilweise aufgebrauchter Tinte darstellt;
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Fig. 5 eine zu Fig. 3 ähnliche Ansicht, die die fast
aufgebrauchte Tintenpatrone darstellt;
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Fig. 6 eine Darstellung zum Erläutern eines ersten
herkömmlichen Tintenbehälters;
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Fig. 7 eine Darstellung zum Erklären eines zweiten
herkömmlichen Tintenbehälters;
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Fig. 8 eine Darstellung zum Erläutern einer ersten
herkömmlichen Tintenpatrone; und
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Fig. 9 eine Darstellung zum Erläutern einer zweiten
herkömmlichen Tintenpatrone.
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Fig. 1 und Fig. 2 zeigen zwei zueinander senkrechte
Querschnitte und stellen den inneren Aufbau eines
patronenartigen erfindungsgemäßen Tintenbehälters dar. Das Innere
einer Tintenpatrone 21 ist durch eine längs angebrachte
Trennwand 30 in zwei Abteile aufgeteilt, nämlich ein
Regulierabteil 22 und ein Vorratsabteil 23. Ein Luftloch 27 zur
Außenluft befindet sich im oberen Teil des Regulierabteils
22. Zum Versorgen eines Druckkopfs mit Tinte ist eine
Zuführungsöffnung 32 im untersten Teil angebracht. Das
Vorratsabteil 23 besitzt zum Regulierabteil 22 eine
Durchverbindung 28, die sich im unteren Teil der Trennwand 30
befindet. Der Rest des Vorratsabteils ist luftdicht. Das
Vorratsabteil 23 ist mit Tinte 31 gefüllt. Das Regulierabteil 22
ist mit Fasermaterial gefüllt, das mit Tinte getränkt ist.
Ein Teil des Fasermaterials erreicht den Boden des
Vorratsabteils 23 über die Durchverbindung 28.
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Das in das Regulierabteil 22 eingebrachte Fasermaterial
umfaßt eine Anzahl Filzblöcke 24, 25 und 26
unterschiedlicher Fülldichte. Die Filzblöcke größerer Fülidichte befinden
sich näher an der Zuführungsöffnung 23, die zum Druckkopf 29
führt. Außerdem ist ein Teil der Wandfläche des
Vorratsabteils 23 aus transparentem Material ausgeführt. Es ist also
möglich, den verbliebenen Tintenrest einzusehen.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung wird
mit Hilfe der Fig. 3 - 5 erklärt. Fig. 3 zeigt die Anordnung
im Anfangszustand. Fig. 4 und 5 sind Querschnitte der
Patrone und zeigen den zunehmenden Tintenverbrauch. Das
Vorratsabteil ist mit Tinte 31 angefüllt. Die Filze 24, 25 und
26 im Regulierabteil 22 sind daher mit Tinte getränkt.
Reicht die im Filz des Regulierabteils 22 enthaltene
Tintenmenge bis über die Durchverbindung 28, so befindet sich das
Vorratsabteil 23 in luftdichtern Zustand, da die
Durchverbindung 28 durch die Tinte verschlossen ist. Es fließt daher
keine Tinte in das Regulierabteil 22. Erfolgt der
Druckvorgang mittels des Druckkopfs 29, so wird Tinte in der
Tintenpatrone 21 verbraucht, die aus dem Filz 24 im Regulierabteil
22 stammt. Da die Faserdichte der Filze 24, 25 und 26 in
dieser Reihenfolge zunimmt, wird gemäß dem Unterschied der
Kapillarkraft der entsprechenden Filze 24, 25 und 26 Tinte
in Richtung auf die Zuführungsöffnung geleitet.
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Außerdem wird gemäß Fig. 4 dem Vorratsabteil vom oberen
Rand der Durchverbindung 28 Luft zugeführt, wenn der Pegel
der im Filz des Regulierabteils enthaltenen Tinte unter den
oberen Rand der Durchverbindung 28 abfällt. Gleichzeitig
fließt die Tinte 31 im Vorratsabteil 23 entsprechend der in
das Vorratsabteil eintretenden Luft durch den Filz und wird
dem Regulierabteil 22 zugeführt. Dieser Vorgang hält an,
solange die Tinte 31 des Vorratsabteus 23 über die
Durchverbindung 28 reicht und sich der Tintenstand im Filz 25 und
26 des Regulierabteils 22 nicht ändert. Auf diese Weise kann
der Gegendruck in der Tintenpatrone 21 während des oberen
Vorgangs aufrechterhalten werden.
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Erfolgt wegen veränderter Bedingungen während des
Tintenflusses aus dem Vorratsabteil 23 ein Lufteinlaß, so
fließt die Tinte 31 des Vorratsabteils 23 in das
Regulierabteil 22 und wird vom Filz 24 aufgenommen. Wird der
Innendruck
wieder normal, so kehrt die Tinte vom Filz 24 wieder
zum Vorratsabteil 23 zurück. Daß nicht die ganze Tinte in
das Vorratsabteil 23 zurückgeleitet wird, liegt an der
Fähigkeit des Filzes 24, Tinte zurückzuhalten. Die
Tintenzufuhr aus dem Regulierabteil 22 erfolgt auf dieselbe Weise
wie in Fig. 3.
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Ist der Druckvorgang weiter fortgeschritten, fällt der
Stand der Tinte 31 im Vorratsabteil wie in Fig. 5 gezeigt
unter die Durchverbindung 28. Die Tinte 31 wird dann vom
Filz 25, der sich vom Regulierabteil 22 aus in das
Vorratsabteil 23 erstreckt, aufgesaugt und fließt in das
Regulierabteil 22, bis alle Tinte 31 aus dem Vorratsabteil 23
abgesaugt ist. Daraufhin wird dem Filz 25 und dann dem Filz
26 Tinte entnommen.
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Ist die Durchverbindung 28 im untersten Teil der
Trennwand 30 angebracht, so fließt die Tinte 31 zum Boden des
Ausgleichsbehälters 22. Der Gegendruck steigt bei Luftzufuhr
aufgrund der veränderten Verhältnisse, wenn sich nur noch
wenig Tinte 31 im Vorratsabteil 23 befindet. Außerdem ändert
sich die Oberfläche der Flüssigkeit; sie ist deshalb beim
Ablesen des Tintenrestes schwer erkennbar.
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Deshalb ist es wünschenswert, die Verbindungsöffnung 28
über dem unteren Teil der Trennwand 30 anzubringen. Wählt
man die Durchverbindung derart, so dringt Luft aus dem
Vorratsabteil 23 über die Durchverbindung 28 und durch den Filz
24 des Regulierabteils und entweicht durch das Luftloch 27,
und zwar auch dann, wenn durch veränderte Verhältnisse eine
Luftzufuhr entsteht, sofern sich die Flüssigkeitsoberfläche
unterhalb der Durchverbindung 28 befindet. Deshalb ändert
sich weder die Oberfläche der Tinte 31 noch der Gegendruck.
Da die Flüssigkeitsoberfläche stabil ist, ist darüberhinaus
der restliche Tintenstand im Vorratsteil 23 genau ablesbar,
falls ein Teil der Wandfläche des Vorratsabteils 23 aus
transparentem Material aufgebaut ist.
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Des weiteren besteht bei obiger Anordnung sogar beim
Entleeren des Vorratsabteils 23 nicht die Gefahr, daß kurz
nach einer Warnung die Tinte zu Ende geht, da immer noch
Tinte im Filz 25 und im Filz 26 des Regulierabteils 22
verbleibt.
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Ist die ganze Tinte in der Tintenpatrone 21
aufgebraucht, so wird die Tintenpatrone 21 vom Druckkopf 29
abgenommen und zur Wiederaufnahme des Druckvorgangs durch eine
neue ersetzt.
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Wie oben beschrieben, ist es bei der erfindungsgemäßen
Tintenpatrone möglich, eine ausreichende Vorratsmenge von
Tinte in einem Vorratsabteil, das nur mit Tinte gefüllt ist,
und in einem Regulierabteil, das mit Tinte getränktes
Fasermaterial enthält, zu speichern. Gleichzeitig ist es
möglich, das Vergeuden von Tinte zu vermeiden und einen
geeigneten Gegendruck aufrechtzuerhalten, und zwar aufgrund
des Zusammenwirkens von Ausgleichs- und Vorratsabteil.
Zusätzlich wird das Entstehen des Tintenflusses dadurch
gefördert, daß eine Anzahl Filzblöcke unterschiedlicher
Faserdichte und Faserart verwendet werden. Darüber hinaus ist es
einfach, die restliche Tintenmenge verläßlich abzulesen.