DE69620924T2

DE69620924T2 - Tintenkassette für Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE69620924T2
Application number: DE69620924T
Authority: DE
Inventors: Munehide Kanaya; Hisashi Miyazawa
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1995-01-05
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2016-01-06
Also published as: US5896151A; DE69620924D1; EP0720915B1; DE69628862T2; EP0997292A2; EP0997292A3; EP0997292B1; HK1028218A1; EP0720915A2; EP1285765A3; EP1285765A2; JP3417434B2; DE69628862D1; EP0720915A3; HK1054212A1; JPH08187875A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenpatrone, die zur Befestigung an einem Schlitten, der einen Aufzeichnungskopf vom Tintenstrahltyp trägt, in einem Tintenstrahldrucker geeignet ist.
Ein Tintenstrahldrucker ist derart konstruiert, dass ein Aufzeichnungskopf vom Tintenstrahltyp, bei dem Druck auf Druckerzeugungskammern ausgeübt wird, die mit einer gemeinsamen Tintenkammer und Düsenöffnungen in Verbindung stehen, und Tinte aus den Düsenöffnungen abgegeben wird, und eine Tintenpatrone, die einem Aufzeichnungskopf Tinte zuführt, an einem Schlitten befestigt sind; und Tintentröpfchen in Übereinstimmung mit Druckdaten auf ein Aufzeichnungsblatt abgegeben werden, während der Schlitten hin- und herbewegt wird.
Da die Düsenöffnungen des Aufzeichnungskopfes an einer tieferen Position als der Flüssigkeitspegel der Tintenpatrone angeordnet sind und positiver Druck auf die Düsenöffnungen wirkt, ist außerdem für gewöhnlich ein poröses flexibles Element, wie ein Schaumgummi, in der Tintenpatrone angeordnet und so konstruiert, dass auf Grund der Oberflächenspannung des porösen flexiblen Elements der Druck in der Tintenpatrone etwas geringer als jener in den Düsenöffnungen ist; und Maßnahmen ergriffen werden, um ein Auslaufen von Tinte aus den Düsenöffnungen zu verhindern.
Bei anhaltendem Tintenverbrauch wird jedoch die Tintenmenge, die in dem porösen flexiblen Element absorbiert ist, geringer, und die Kapillarkraft des porösen flexiblen Elements wird größer; die Tintenzufuhr zu dem Aufzeichnungskopf wird leicht verzögert, die Tinte in der Patrone wird nicht vollständig verbraucht, und das tatsächliche Volumen des porösen flexiblen Elements macht die Tintenpatrone nur größer, da die Tintenmenge, die in der Patrone aufgenommen werden kann, geringer wird.
Zur Lösung dieser Art von Problemen wurden Erfindungen in Betracht gezogen, die Tinte verwenden, die in einem Beutelelement enthalten ist, wobei ein negativer Druck durch die normale Ausdehnungskraft, die von einem flexiblen Element geliefert wird, aufrecht erhalten wird, wobei das Beutelelement an einer Basis befestigt ist, während Tinte einem Aufzeichnungskopf durch einen Schlauch zugeführt wird, wie in den Ungeprüften Japanischen Patentanmeldungen Nr. Sho. 56-67269 und Hei. 6-183023 usw. offenbart. Da jedoch Elemente, wie Federn usw., zur Erzeugung eines negativen Drucks notwendig sind, wird die Größe größer und auch weil Druckänderungen eintreten, die durch die Tintenschwingung auf Grund der Bewegung des Schlittens verursacht werden, und es besteht das Problem, dass es nicht möglich ist, sie in dem Schlitten zu befestigen.
EP 0 562 717 A1 beschreibt einen Tintenbehälter mit einem Ventilmechanismus. Der Behälter umfasst einen Behälter als solchen und eine Einheitshalterung, mit welcher eine innere Tintenblase verbunden ist, welche die Tinte enthält. Die Tinte wird durch die Einheitshalterung geleitet. Die Wände des Behälters tragen ein oder zwei Ventile zur Verbindung der Innenluft mit der atmosphärischen Luft.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Tintenpatrone bereitzustellen, die Tinte, die in der Tintenpatrone gespeichert ist, Düsenöffnungen unter einem Druck zuführt, der nicht so sehr von der Tintenmenge abhängig ist, die in der Tintenpatrone verbleibt. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen Tintenstrahldrucker bereitzustellen, der eine solche Patrone umfasst.
Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung einer Tintenpatrone und eines Tintenstrahldruckers gemäß den beiliegenden unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer neuartigen Tintenpatrone, die einen Tintenbeutel verwendet, der auf einem Schlitten getragen werden kann.
Ferner umfasst die Tintenpatrone zur Tintenzufuhr zu einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf in einem Tintenstrahldrucker einen Behälter mit einer Körpereinheit und einer Abdeckeinheit zur Bildung eines Innenraumes dazwischen, wobei wenigstens eine von der Körpereinheit und Abdeckeinheit mit Ventilen versehen ist, die abhängig von einer Druckveränderung in dem Behälter geöffnet werden können, um eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Behälters und der Atmosphäre herzustellen; einen Tintenbeutel, in dem Tinte enthalten ist, wobei der Tintenbeutel in dem Innenraum des Behälters befestigt ist; und ein Verbindungselement, das in dem Behälter bereitgestellt ist, um eine Fluidverbindung zwischen der Tinte in dem Tintenbeutel und dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu ermöglichen.
Ein konstanter negativer Druck kann von einem Ventil aufrecht erhalten werden, und der Umfang des Tintenbeutels wird zwischen der Behälterkörpereinheit und Abdeckeinheit gehalten, wodurch eine möglichst konstante Form garantiert und durch Schwingung bedingte Druckänderungen verhindert werden.
Ferner ist die Abdeckeinheit des Behälters flexibel verformbar, so dass der Behälter zunächst unter negativem Atmosphärendruck steht.
Die Erfindung wird mit Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verständlicher, wobei
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit geöffneter Abdeckung, ohne Tintenbeutel zeigt;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht ist, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, in dem der Tintenbeutel vorhanden und der Behälter dicht verschlossen ist;
Fig. 3 eine Figur ist, die ein Ausführungsbeispiel von Ventilen zeigt, die mit atmosphärischen Öffnungen versehen sind;
Fig. 4A, 4B, 4C und 4D Figuren sind, die jeweils die Funktionsweise des Ventils zeigen, wenn die Patrone auf die Tintenzufuhrnadel eines Aufzeichnungskopfes, der auf einem Schlitten bereitgestellt ist, aufgesetzt ist;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht ist, die ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6A, 6B, 6C und 6D Figuren sind, die jeweils ein anderes Ausführungsbeispiel von Ventilen zeigen, die in den atmosphärischen Öffnungen bereitgestellt sind.
In der Folge werden nun Einzelheiten der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel erklärt, das in den Zeichnungen dargestellt ist.
Fig. 1 und 2 sind Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen; das Bezugszeichen 1 in den Zeichnungen ist eine Behälterkörpereinheit, die einen dicht verschließbaren Behälter bildet, wobei an einer ihrer Seiten eine Abdeckeinheit 3, die aus einem flexibel verformbaren Material - zum Beispiel einem makromolekularen Material - gebildet ist, so angebracht ist, dass sie durch ein Gelenk 2 geöffnet und geschlossen werden kann.
In der Körpereinheit 1 und Abdeckeinheit 3 sind Ausnehmungen 4 und 5 bereitgestellt, die einen Raum ausreichender Größe bilden, so dass ein Tintenbeutel 20 nicht unnötig zusammengepresst wird; ferner sind Stufenabschnitte 6 und 7, die den Umfang 20a des Tintenbeutels halten, am Umfang ausgebildet.
Entweder in der Körpereinheit 1 oder der Abdeckeinheit 3 (in diesem Ausführungsbeispiel in der Körpereinheit 1), wie in Fig. 3 dargestellt, sind Atmosphärenöffnungen 8 und 9 bereitgestellt, die mit der Ausnehmung 4 in Verbindung stehen, und in diesen ist ein positives Druckentlastungsventil 10 bzw. ein negatives Druckentlastungsventil 11 bereitgestellt.
Die Konstruktion ist derart, dass das positive Druckentlastungsventil 10 den Ventilstopfen 10a öffnet, wenn der Innendruck des Behälters auf Grund eines Temperaturanstieges usw. höher als der Atmosphärendruck wird; ferner öffnet das negative Druckentlastungsventil 11 den Ventilstopfen 11a dann, wenn der Druck im Inneren des Behälters auf einen geringeren als den Druck für eine optimale Betriebsstabilität des Aufzeichnungskopfes fällt - für gewöhnlich bei einem Druckwert von zwischen minus 20 und minus 30 mm; jedes Druckentlastungsventil wird von einer Feder 10b bzw. 11b zusammengepresst.
Ein Durchgangsloch 15 ist in dem Bodenabschnitt der Behälterkörpereinheit 1 bereitgestellt, welches der Form der Verschlusskappe 21 des Tintenbeutels angepasst ist, wobei in dessen Umfang ein Befestigungselement 26 bereitgestellt ist, um die Tintenverschlusskappe 21 in der Körpereinheit 1 zu verriegeln.
Ferner sind die Bezugszeichen 16 und 17 in den Zeichnungen ein Hakenelement, das in einer Abdeckeinheit 3 bereitgestellt ist, und ein Fortsatz von der Körpereinheit 1, der mit dem Hakenelement verbunden wird; ferner ist 18 ein Fenster zur Überprüfung des Innenabschnittes, das aus einem transparenten Material konstruiert ist; des Weiteren ist 10 ein Dichtungselement, wie ein O-Ring.
In der Folge wird der Tintenbeutel erklärt.
Er weist eine Konstruktion auf, bei welcher der Umfang eines Laminatfilms (der seine Luftdurchlässigkeit verloren hat), der auf eine Metalloberfläche wie Aluminium aufgedampft ist, heißgeschweißt ist; in der anderen Oberfläche sitzt das Tintenausgabeöffnungs- Bildungselement 22 - das mit der Tintenzufuhrnadel 30 in Eingriff steht und auch die Aufgabe einer Tintenfüllöffnung hat -, am Umfang umgeben von einem elastischen Gelelement 23; und ferner ist im äußeren Umfang die Verschlusskappe 21 bereitgestellt. Des Weiteren ist ein Plattenelement 25 hoher Steifigkeit an der oberen Oberfläche des Tintenbeutels 20 befestigt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn die Abdeckeinheit 3 geöffnet und die Verschlusskappe 21 durch das Durchgangsloch 15 eingesetzt ist, der Tintenbeutel 20 in dem Ausnehmungsabschnitt 4 der Behälterkörpereinheit 1 befestigt und die Verschlusskappe 21 wird in der Behälterkörpereinheit 1 durch das Befestigungselement 26 fixiert.
Wenn die Abdeckeinheit 3 geschlossen ist und die Einheiten 1 und 3 durch das Hakenelement 17 verriegelt sind, wird diese durch das Dichtungselement 19 in einem dicht verschlossenen Zustand gehalten. Wenn in diesem Zustand die Abdeckeinheit 3 leicht konkav zusammengepresst wird, steigt der Innendruck des Behälters, das positive Druckentlastungsventil 10 öffnet sich, und Luft wird abgegeben. Wenn danach die Hände weggenommen werden, wird an der Innenseite des Behälters der Druck leicht verringert, weil die Abdeckung durch ihre Eigenelastizität in ihren Ausgangszustand zurückkehrt.
Die Patrone wird in diesem Zustand am Schlitten montiert und die Verschlusskappe 21 liegt der Tintenzufuhrnadel 30 gegenüber, wie in Fig. 4A dargestellt. Da sowohl das obere Ende des Gelelements 31, welches die Tintenzufuhrnadel 30 bedeckt, als auch das untere Ende des Gelelements 23 in der Verschlusskappe 21 in einer flachen Ebene enden, liegen sie aneinander, während Luft entfernt wird, die zwischen beiden Seiten vorhanden ist, wie in Fig. 4B dargestellt.
Wenn der Behälter in diesem Zustand angeschoben wird, sinkt das Gelelement 31, das den äußeren Umfang der Tintenzufuhrnadel 30 bedeckt, während es sich elastisch verformt, wodurch die Tintenzufuhrnadel 30 freigelegt wird, die es bedeckt, wie in Fig. 4C dargestellt; auf Grund dieser Schubbewegung durchdringt des Weiteren die Tintenzufuhrnadel 30 das Gelelement 23 und gelangt mit dem Tintenausgabeöffnungs-Bildungselement 22 in Eingriff, wie in Fig. 4D dargestellt.
Da die Tintenzufuhrnadel 30 in diesem Zustand in den Tintenbeutel 30 eingeführt wird, während soviel Luft wie möglich entfernt wird, ist es möglich, das Eindringen von Luft in den Tintenbeutel 20 zu verhindern. Ferner wird während des Einsetzens in den Schlitten, da das Gelelement 23 und das Gelelement 31 einen luftdichten Zustand durch ihr gegenseitiges Anhaften aufrecht erhalten, das Eindringen von Luft in den Tintenbeutel 20 verhindert, und dies ist ferner zur Vermeidung eines Luftaustritts nützlich.
Der Druckvorgang wird in diesem Zustand ausgeführt und obwohl die Tinte im Inneren des Tintenbeutels 20 auf Grund der Bewegung des Schlittens zum Schwingen neigt, wird der Umfang des Tintenbeutels durch die Behälterkörpereinheit 1 und die Abdeckeinheit 3 gespannt, wodurch eine möglichst konstante Form gewährleistet ist; und da das Plattenelement 25 an der oberen Oberfläche mit der Abdeckeinheit 3 in Kontakt steht, wird eine Schwingung verhindert und folglich ist es möglich, Änderungen im Tintendruck zu verhindern.
Da die Kapazität des Tintenbeutels 20 geringer wird, wenn Tinte durch den Druckvorgang verbraucht wird und die Tinte im Tintenbeutel 20 weniger wird, fällt der Druck an der Innenseite des Behälters. Wenn der Druckwert des Tintenbeutels 20, das heißt, der Druck im Behälter, auf einen geringeren als den Druckwert fällt, bei dem der Betrieb des Aufzeichnungskopfes stabil ist, öffnet sich das negative Druckentlastungsventil 11 und es entsteht eine Verbindung zwischen der Innenseite des Behälters und der Atmosphäre. Folglich strömt Luft in den inneren Abschnitt des Behälters und an dem Punkt, an dem der negative Druck auf den optimalen negativen Druckwert abgenommen hat, schließt sich das negative Druckentlastungsventil 11, und von da an wird dieser negative Druck aufrechterhalten.
Wenn die Umgebungstemperatur steigt und der Druck des Innenabschnittes des Behälters höher als der Atmosphärendruck wird, öffnet sich außerdem das positive Druckentlastungsventil 10, die Luft im Innenabschnitt wird freigesetzt und der Druck des Innenabschnittes des Behälters fällt auf den Wert des Atmosphärendrucks.
Diese Vorgänge werden wiederholt, bis die Tinte aufgebraucht ist.
Wenn in der Phase, in der die Tinte ver- und aufgebraucht ist, der Behälter vom Schlitten gelöst ist, kehrt das elastisch verformte Gelelement 31 in seinen ursprünglichen Zustand zurück und bedeckt die Tintenzufuhrnadel, wodurch ein Verdampfen der Tinte im Aufzeichnungskopf verhindert wird. Gleichzeitig wird ein Auslaufen der geringen Tintenmenge, die im Tintenbeutel verbleibt, verhindert, da das Gelelement 23, welches das Tintenausgabeöffnungs-Bildungselement 22 bedeckt, auch in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt.
In der Folge wird die Befestigung an der Behälterkörpereinheit gelöst, die Abdeckeinheit geöffnet und der Tintenbeutel 20 entfernt; und ein neuer Tintenbeutel wird auf dieselbe Weise wie in dem zuvor beschriebenen Verfahren eingesetzt.
Fig. 5 ist eine Zeichnung, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Plattenelement 25 in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel als Schale 40 konstruiert, und deren Umfangswand 40a steht mit der Seitenwand 3a der Abdeckeinheit 3 in Berührung.
Zusätzlich ist das Bezugszeichen 42 in der Zeichnung eine Befestigungsvorrichtung, die im Umfang des Durchgangslochs 15 bereitgestellt ist; in diesem Ausführungsbeispiel wird ein Riegelbolzen- Befestigungsverfahren verwendet.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in der oberen Oberfläche der Schale 40 ein Gel oder ein ähnliche vibrationsabsorbierendes Element bis zu einer Höhe aufgenommen, in welcher diese obere Oberfläche an der Abdeckeinheit 3 anliegt, und die Oberfläche dieses Gelelements haftet durch ihre Eigenhaftfähigkeit an der inneren Oberfläche der Abdeckeinheit 3.
In diesem Zustand wird der Druckvorgang ausgeführt, und auf Grund der Bewegung des Schlittens neigt die Tinte im Tintenbeutel 20 zum Schwingen, aber der Umfang des Tintenbeutels 20 wird von der Behälterkörpereinheit 1 und der Abdeckeinheit 3 gehalten, und wird in einer möglichst konstanten Form gehalten, und da die Seitenwände 40a der Schaleneinheit 40 an der oberen Oberfläche mit den Seitenwänden 3a der Abdeckeinheit 3 in Kontakt stehen, wird eine Schwingung verhindert. Ferner wird auch die Vibration von Tinte in dem Innenabschnitt von dem Gelelement im Inneren der Schaleneinheit 40 absorbiert.
Ferner werden in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel Ventile verwendet, in welchen der Betriebsdruck durch eine Feder einstellbar ist, aber die Verwendung eines Entenschnabelventils 50, wie jenem, das in Fig. 6A dargestellt ist, und von Absperrventilen 51, 52, wie jenen, die in Fig. 6B und 6C dargestellt sind, ist möglich.

Claims

1. Tintenpatrone zur Tintenzufuhr zu einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf in einem Tintenstrahldrucker, umfassend:

einen Behälter mit einer Körpereinheit (1) und einer Abdeckeinheit (3) zur Bildung eines Innenraumes dazwischen, wobei wenigstens eine von der Körpereinheit (1) und Abdeckeinheit (3) mit Ventilen (10, 11, 50, 51, 52) versehen ist, die abhängig von einer Druckveränderung in dem Behälter geöffnet werden können, um eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Behälters und der Atmosphäre herzustellen; einen Tintenbeutel (20), in dem Tinte enthalten ist, wobei der Tintenbeutel (20) in dem Innenraum des Behälters befestigt ist; und ein Verbindungselement, das in dem Behälter bereitgestellt ist, um eine Fluidverbindung zwischen der Tinte in dem Tintenbeutel (20) und dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf zu ermöglichen,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Abdeckeinheit (3) des Behälters flexibel verformbar ist, so dass der Behälter zunächst unter negativem atmosphärischem Druck steht.

2. Tintenpatrone gemäß Anspruch 1, wobei die Peripherie (20a) des Tintenbeutels (20) von der Körpereinheit (1) und der Abdeckeinheit (3) gehalten wird.

3. Tintenpatrone gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Umfang oder der schmelzgebundene Abschnitt (20a) des Tintenbeutels von der Körpereinheit (1) und der Abdeckeinheit (3) des Behälters gehalten wird.

4. Tintenpatrone gemäß einem der vorangehenden Anspruche, wobei ein Plattenelement (25, 40), das aus einem starren Element gebildet ist, an einer oberen Oberfläche des Tintenbeutels (20) bereitgestellt ist.

5. Tintenpatrone gemäß Anspruch 4, des Weiteren enthaltend ein schwingungsabsorbierendes Element, das an dem Plattenelement (40) derart bereitgestellt ist, dass es mit der inneren Oberfläche des Behälters in Kontakt steht.

6. Tintenpatrone gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei das Plattenelement (40) Seitenwände (40a) aufweist, die mit der inneren Oberfläche (3a) des Behälters in Kontakt stehen.

7. Tintenpatrone gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ventile ein erstes Ventil (11) umfassen, das sich öffnet, wenn ein Druck in dem Behälter geringer als der vorbestimmte Druckwert ist, und ein zweites Ventil (10), das sich öffnet, wenn ein Druck in dem Behälter höher als der Atmosphärendruck ist.

8. Tintenpatrone gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Tintenbeutel (20) mit einem Tintenausgabeöffnungs-Bildungselement (22) versehen ist, das ein Durchgangsloch hat, und/oder das Verbindungselement ein elastisches Gelelement (23) enthält, welches das Tintenausgabeöffnungs-Bildungselement (22) bedeckt.

9. Tintenstrahldrucker, umfassend:

einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf, der an einem Schlitten befestigt ist;

eine Tintenpatrone, die an dem Tintenstrahlaufzeichnnungskopf befestigbar ist, um Tinte an diesen abzugeben, wobei die Tintenpatrone enthält:

einen Behälter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9.

10. Tintenstrahldrucker gemäß Anspruch 9, wobei der Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einer Tintenzufuhrnadel (30) ausgebildet ist, die mit einem Gelelement (31) bedeckt ist, wobei das Gelelement (31) des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes gegen das elastische Gelelement (23) liegt, welches das Tintenausgabeöffnungs-Bildungselement (22) bedeckt, bevor die Tintenzufuhrnadel (30) in das Tintenausgabeöffnungs- Bildungselement (22) eingeführt wird.