ES2289193T3 - Cartucho de tinta con regulador de presion. - Google Patents

Abstract

Un cartucho de tinta, que comprende: una cámara de almacenamiento de tinta (56), un orificio de alimentación de tinta (5, 51) que está en comunicación de fluido con la cámara de almacenamiento de tinta (56) a través de una trayectoria de flujo de tinta formada en el cartucho de tinta, y un mecanismo de generación de presión negativa (30) que bloquea y abre de forma selectiva la trayectoria de flujo como una consecuencia del consumo de tinta, comprendiendo el mecanismo de generación de presión negativa: un elemento elástico (20, 84) que tiene una primera y una segunda superficie, un primer paso de flujo (12, 85) dirigido hacia la primera superficie del elemento elástico (20, 84) y que se comunica con la cámara de almacenamiento de tinta (56), una porción de abertura (10, 82) que está dispuesta de tal forma que la primera superficie del elemento elástico (20, 84) contacta y se separa de la porción de abertura (10, 82) y que se comunica con el orificio de alimentación de tinta (5, 51) a travésde un segundo paso de flujo (86, 88, 89), y una porción de espacio (27, 109) dirigida hacia la segunda superficie del elemento elástico (20, 84) y que está adaptada para comunicarse con el orificio de alimentación de tinta (5, 51) a través de un tercer paso de flujo (86, 86'', 87).

Description

Cartucho de tinta con regulador de presión.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un cartucho de tinta para suministrar tinta en un estado de presión negativa adecuada a un cabezal de registro que eyecta gotitas de tinta en respuesta a señales de impresión.

Un aparato de registro de chorro de tinta está configurado generalmente de tal manera que un cabezal de registro de chorro de tinta para la eyección de gotitas de tinta para imprimir señales está montado sobre un carro que se mueve de forma alternativa en la dirección de la anchura de la hoja a través de una pieza de papel de registro, y la tinta es alimentada desde un depósito de tinta interno hasta el cabezal de registro. En el caso de un aparato de registro pequeño, un contenedor de almacenamiento de tinta, tal como un depósito de tinta, está dispuesto de forma desmontable desde el carro por conveniencia en la manipulación y para facilitar la sustitución de un depósito de tinta agotado por un depósito de tinta nuevo que contiene un suministro de tinta nuevo (o tintas, si el depósito es un depósito de varios colores).

Con el fin de prevenir las fugas de tinta desde el cabezal de registro, un contenedor de almacenamiento de tinta de este tipo incluye generalmente allí un miembro poroso impregnado con tinta, de manera que la fuerza capilar del miembro poroso retiene la tinta.

Además, existe una tendencia a que se incremente la cantidad de tinta consumida con el tiempo, debido a que el desarrollo continuo de impresoras mejoradas conduce a un incremento del número de orificios de tobera con el fin de mantener los compromisos de una mejora requerida en la calidad de la impresión y en la velocidad de la impresión.

Con el fin de incorporar estos desarrollos en el diseño de impresoras de chorro de tinta, es preferible incrementar la cantidad de tinta que se puede almacenar en el contenedor de almacenamiento de tinta, pero esto conduce a un incremento en el volumen del miembro poroso. Sin embargo, en el caso en el que el miembro poroso que retiene la tinta emplea fuerza capilar, la altura, es decir, la cabecera de agua, del miembro poroso es limitada y, por lo tanto, la zona inferior del contenedor de almacenamiento de tinta debe incrementarse con el fin de incrementar el volumen del contenedor, planteando un problema, en el que debe incrementarse el tamaño del carro y, por lo tanto, todo el tamaño del aparato de registro.

Para resolver este problema, la Publicación Kokai de Patente Japonesa Nº Hei 8-174860, que corresponde al documento JP8174860A, propone, en los párrafos 0041 - 0043, y en la figura 10, un carro de tinta, en el que un miembro de membrana deformable por la presión de la tinta se deforma en su centro con un taladro pasante para proporcionar un asiento de válvula de membrana, y un miembro de válvula está previsto en un lugar opuesto al asiento de válvula de membrana.

Además, para resolver este problema, la Publicación de Patente Internacional Nº WO 00/03877 proporciona un cartucho de tinta, en el que un miembro de válvula está formado mediante moldeo por inyección de material de polímero que tiene elasticidad, un taladro pasante está formado en un centro del miembro de válvula, una superficie de apoyo del miembro de válvula está en contacto de presión con un miembro de sellado por medio de un muelle, y el miembro de válvula se mueve por una presión negativa que actúa sobre la superficie trasera del miembro de válvula, de manera que fluye tinta a través del taladro pasante hasta un orificio de alimentación de tinta.

Entre tanto, se requiere un cartucho de tinta que tiene una alta actuación de alimentación de tinta y que puede alimentar una gran cantidad de tinta a un cabezal de registro, con el fin de satisfacer las necesidades de tales cartuchos cuando se utilizan en una impresión a alta velocidad. El factor más importante que afecta al rendimiento cuando se alimenta tinta a un cabezal de registro es la resistencia al paso de flujo dentro del cartucho.

La Patente de los Estados Unidos Nº 4.602.662 describe una válvula controlada externamente para uso en sistemas de marcación líquida. Esta referencia enseña que una entrada y una salida están localizadas en un lado de un miembro móvil, y un muelle y una fuente de vacío externa están localizados en el otro lado del miembro móvil. La patente establece específicamente que el muelle no se utiliza para sellar la válvula, sino que más bien está previsto solamente para prevenir el efecto sifón, y la fuente de vacío externa sirve para mantener la válvula cerrada.

La Patente de los Estados Unidos Nº 4.971.527 implica una válvula de regulador para un sistema de marcación de tinta. Un diafragma es presionado entre dos muelles y de esta manera sirve para amortiguar las pulsaciones de la presión en la tinta que fluye entre una entrada y una salida localizadas en un lado del diafragma.

La Patente de los Estados Unidos Nº 5.653.251 se refiere a una válvula de funda activada con vacío, cuya membrana propiamente dicha puede ser perforada, permitiendo que el líquido pase al otro lado de la membrana. Además, la membrana se estira sobre una proyección curvada, y no se utiliza ningún muelle para regular la presión de "rotura" de la válvula. Más específicamente, la patente de los Estados Unidos Nº 5.653.251 describe una estructura de válvula que tiene un miembro de válvula fabricado de una membrana deformable elásticamente, una porción convexa con la que puede entrar en contacto el miembro de válvula y un canal de flujo formado en la posición convexa y que se puede cerrar por el miembro de válvula. En la estructura de válvula, se aplica presión negativa en el sitio de demanda a una superficie del miembro de válvulas para separar el miembro de válvula desde el canal de flujo, para controlar de esta manera el suministro y la interrupción del líquido. No obstante, en el estado abierto de la válvula, la zona del miembro de válvula que recibe la presión del líquido (la zona de recepción de la presión) es extremadamente pequeña, lo que significa que la diferencia de área entre las superficies delantera y trasera del miembro de válvula es grande. Por esta razón, el estado abierto de la válvula no puede ser mantenido por el cambio pequeño de la presión, que resulta del consumo de tinta por el cabezal de registro. Cuando la estructura de válvula se coloca en el estado cerrado de la válvula, la zona de recepción de la presión es extremadamente grande, de manera que la estructura de válvula es retornada al estado abierto de la válvula. De acuerdo con ello, existe el problema de que esta operación se repite de forma no deseada para provocar pulsaciones durante la alimentación de la tinta que, como se apreciará, puede afectar adversamente a la impresión.

En el carro de tinta descrito en la Publicación de Patente Internacional Nº WO 00/03877, el taladro pasante, que forma un paso de flujo de tinta a través del miembro de membrana, provoca una resistencia al fluido y, además, una holgura mutua del taladro pasante con respecto al miembro de válvula que coopera con el taladro pasante provoca también una resistencia grande al fluido.

En la publicación de Patente Europea EP 1199172A se describe un cartucho de tinta que tiene un mecanismo de válvula de presión diferencial (la publicación de patente de los Estados Unidos US 2002/1090760 es una contra parte). Esta referencia describe válvulas, en las que una perforación en una membrana móvil es impulsada por un muelle para apoyarse en una proyección sólida.

Para reducir la resistencia al fluido provocada por el taladro pasante del miembro de membrana, es concebible incrementar el diámetro del taladro pasante, pero puesto que el miembro de membrana debe formarse a partir de material de polímero elástico, el incremento del tamaño del taladro pasante reducirá la carga por unidad de área, provocando una reducción en la presión de sellado, y degradando de esta manera la capacidad de sellado de la válvula y reduciendo el rendimiento del cartucho.

Por esta razón, se puede hacer una modificación, en la que una porción en proyección está formada en la región del miembro de válvula opuesto al miembro de sellado para mejorar la capacidad de sellado, y el taladro pasante está formado a través de esta porción en proyección. Sin embargo, debido a la fuerza de desviación del muelle, cuando la válvula se mantiene en el estado cerrado, la porción en proyección se deforma elásticamente y se colapsa.

Por consiguiente, incluso cuando actúa presión negativa sobre el miembro de válvula para mover la válvula hacia atrás desde el miembro de sellado en una cantidad que corresponde a la presión negativa aplicada, la porción en proyección que se ha deformado elásticamente es retornada al estado original y de esta manera la resistencia al paso del flujo en el estado abierto de la válvula es alta. En el caso de que se necesite una cantidad grande de tinta para consumo, tal como cuando se imprime una imagen, existe la posibilidad de que se suministre tinta insuficiente.

Además, con el fin de estabilizar el estado cerrado del miembro de válvula, la porción en proyección tiene que aplastarse en una medida suficiente para estar en contacto estrecho con el miembro de sellado. Con esta finalidad, la porción en proyección del miembro de válvula está constituida de un miembro elástico hecho de elastómero. Además, la porción en proyección del miembro de válvula es gruesa en comparación con una superficie de membrana del miembro de válvula que recibe la presión diferencial. Por lo tanto, es probable que se produzca un flujo turbulento de resina durante el moldeo por inyección y, por lo tanto, es probable que se produzcan soldaduras como una consecuencia del moldeo, provocando dificultades en la formación de la porción en proyección del miembro de válvula que se proyecta en gran medida desde la superficie de membrana.

Además, puesto que se provoca una desviación en la concentricidad entre la porción en proyección del miembro de válvula y el miembro de sellado debido a la fluctuación en la precisión de los componentes y el montaje, la superficie de contacto del miembro de sellado debe realizarse grande en comparación con el diámetro de la porción en proyección del miembro de válvula con el fin de asegurar una alineación adecuada.

Debido a estas consideraciones, el miembro de sellado está presente sobre una zona amplia alrededor de la porción en proyección del miembro de válvula, planteando el problema de una resistencia grande al paso del flujo.

Además, debido a que el taladro pasante debe formarse a través de la porción en proyección del miembro de válvula, es probable que se produzcan plegamientos o ranuras debido a las soldaduras en una región de sellado, provocando rendimientos de fabricación insuficientes, lo que no es deseable.

Además, en el caso de que se aplique una configuración de taladro pasante, tal como una configuración cónica, al taladro pasante formado en el miembro de membrana como un intento para reducir la resistencia al paso de flujo, una porción inferior de la porción en proyección es de espesor de pared pequeño, planteando un problema en el que la porción en proyección se deforma en el interior del taladro pasante. Es decir, que existe un problema adicional porque se limita la configuración del taladro pasante.

Resumen de la invención

La presente invención se ha realizado para resolver estos problemas.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un cartucho de tinta que puede reducir una resistencia al paso de flujo alrededor de un taladro pasante en una estructura de generación de presión negativa, para permitir de esta manera una alta cantidad de consumo de tinta desde el cartucho de tintas por un cabezal de registro.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un cartucho de tinta que se puede fabricar con un rendimiento excelente.

Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un controlador de flujo de fluido para un cabezal de registro, que puede reducir una resistencia al paso de flujo alrededor de un taladro pasante en una estructura de generación de presión negativa, para permitir de esta manera una alta cantidad de consumo de tinta por el cabezal de registro.

Con el fin de conseguir los objetos mencionados anteriormente, se proporciona un cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 1. Las forma de realización preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la disposición reivindicada, es posible prescindir de un taladro pasante formado en un miembro elástico y, por lo tanto, el miembro elástico se puede construir para que tenga una superficie substancialmente plana. Incluso si el miembro elástico es retornado por la acción de la presión negativa aplicada, es posible eliminar un paso de flujo estrechado causado por la recuperación de la porción en proyección. Además, es posible evitar soldaduras, que es probable que se produzcan durante el moldeo por inyección, e incrementar de esta manera el rendimiento de fabricación.

Además, una región de un miembro elástico, que se utiliza para sellar una porción abierta de un paso de flujo de tinta, se puede formar como una superficie plana. En virtud de esta estructura, se puede asegurar una holgura grande entre la porción abierta del paso de flujo de tinta y el miembro de válvula y se puede acortar también una profundidad. Por esta razón, es posible reducir la resistencia al paso de flujo y de esta manera permitir una caudal alto de consumo de tinta por un cabezal de registro. Es decir, que es posible proporcionar un cartucho de tinta adecuado para impresión a alta velocidad.

De acuerdo con la invención, se puede formar fácilmente un miembro de formación del paso de flujo de suministro de tinta por un moldeo por inyección integralmente en un cuerpo principal de contenedor configurado en forma de caja que tiene un fondo y que forma un cartucho de tinta.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva despiezada ordenada, que muestra un cartucho de tinta de la figura 1 como se ve desde el otro lado superficial y la figura 2B es una vista prospectiva que muestra otra forma de realización de una porción de almacenamiento del miembro de válvula.

La figura 2A es una vista en perspectiva que muestra el cartucho de tinta de la figura 1 según se ve desde el otro lado de la superficie, y la figura 2B es una vista prospectiva que muestra otra formas de realización de una porción de almacenamiento del miembro de válvula.

La figura 3 es una vista en sección del cartucho de tinta, que muestra una estructura de sección del mismo en una proximidad de un mecanismo de generación de presión negativa.

Las figuras 4A y 4B son vistas en sección ampliadas, que muestran, respectivamente, un estado cerrado de la válvula y un estado abierto de la válvula del mecanismo de generación de presión negativa en el cartucho de tinta, y la figura 4C es una vista en sección que muestra un paso de flujo de la tinta desde el mecanismo de generación de la presión negativa hasta un orificio de suministro de tinta.

Las figuras 5A y 5B muestran el flujo de tinta en el cartucho de tinta.

Las figuras 6A y 6B son vistas que muestran diferentes formas de realización de un miembro de válvula.

La figura 7 es una vista en perspectiva que muestra un miembro de válvula utilizado en un cartucho de tinta convencional.

Las figuras 8A y 8B son vistas ampliadas que muestran un estado cerrado de la válvula y un estado abierto de la válvula del cartucho de tinta convencional, respectivamente, y la figura 8C es una vista ampliada que muestra una forma de una porción en proyección en el estado cerrado de la válvula.

La figura 9 muestra otra forma de realización, en la que un miembro que define una región, en la que está instalado el mecanismo de generación de presión negativa, está formada como un miembro discreto.

La figura 10 es una vista en perspectiva que muestra el conjunto de un cartucho de tinta de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención y que muestra, en particular, una estructura de un lado de apertura de un cuerpo principal de contene-
dor.

La figura 11 es una vista en perspectiva que muestra el conjunto del cartucho de tinta, que muestra particularmente una estructura de un lado superficial delantero de la misma.

La figura 12 es una vista delantera que muestra el lado de apertura del cuerpo principal del contenedor.

La figura 13 es una vista delantera que muestra un lado de la porción inferior del cuerpo principal del contenedor.

La figura 14 es una vista en sección que muestra una región del cuerpo principal del contenedor, donde está montado un mecanismo de generación de una presión negativa.

La figura 15 es una vista en sección que muestra un paso de flujo del cuerpo principal del contenedor desde la región, en la que está montado el mecanismo de generación de la presión negativa, hasta un orificio de suministro de tinta.

La figura 16 es una vista en sección ampliada que muestra la región en la que está montado el mecanismo de generación de la presión negativa.

La figura 17 es una vista en perspectiva despiezada ordenada que muestra el montaje de un cartucho de tinta de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención, que muestra particularmente un lado abierto de un cuerpo principal del contenedor.

La figura 18 es una vista en sección que muestra una región del cuerpo principal del contenedor en la que está montado un mecanismo de generación de presión negativa.

La figura 19 es una vista en sección ampliada que muestra la región en la que está montado el mecanismo de generación de presión negativa.

Las figuras 20A a 20B son vistas esquemáticas que muestran, respectivamente, un estado cerrado de la válvula y un estado abierto de la válvula de una estructura de trayectoria de flujo de un mecanismo de generación de presión negativa en un cartucho de tinta de acuerdo con la presente invención.

Las figuras 21A y 21B son vistas esquemáticas que muestran, respectivamente, un estado cerrado de la válvula y un estado abierto de la válvula de una estructura de trayectoria de flujo en un mecanismo de generación de presión negativa en un cartucho de tinta convencional.

Las figuras 22A y 22B muestran otras formas de realización de una estructura de trayectoria de flujo en el mecanismo de generación de presión negativa en el cartucho de tinta de acuerdo con la presente invención.

La figura 23 es una vista en sección que muestra otra forma de realización del mecanismo de generación de presión negativa.

La figura 24 es una vista en sección que muestra una forma de realización de un controlador de flujo de fluido para un cabezal de registro, que emplea los principios de la presente invención.

Descripción de la forma de realización preferida

A continuación se describirán los detalles de la presente invención con referencia a las formas de realización ilustradas.

La figura 1 y la figura 2A son vistas en perspectivas despiezadas ordenadas que muestran un conjunto de un cartucho de tinta de acuerdo con una forma de realización de la presente invención, que ilustran la estructura delantera y trasera, respectivamente. La figura 3 es una vista que muestra una sección de su estructura. El cartucho de tinta está definido, en parte, por un elemento de bastidor 2 que tiene orificios 1 sobre sus dos lados, y elementos de tapa 3 y 4 que sellan los orificios 1, respectivamente. El cartucho de tinta está formado con un orificio de alimentación de tinta 5 en un lado extremo de sellado en una dirección de inserción, por ejemplo en una superficie inferior en esta forma de realización. El orificio de alimentación de tinta de acuerdo con la presente invención comprende un elemento o una porción de abertura, en los que se puede conectar o insertar un elemento de conexión, tal como una aguja o tubo hueco, para conexión desprendible entre el cartucho de tinta y un cabezal de registro previsto sobre un cartucho.

Un miembro 6 que forma un paso de flujo de alimentación de tinta, que es parte de una estructura de generación de presión negativa 30, está formado integralmente en la proximidad de una porción del elemento de bastidor 2 dirigido hacia el orificio de alimentación de tinta 5, de manera que una porción del elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 6 localizado en un lado de la superficie de abertura del elemento de bastidor 2 constituye una porción de abertura 7. La porción de abertura 7 está dispuesta para estar en comunicación de fluido con el orificio de alimentación de tinta 5.

El elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 6 está dividido substancialmente en una porción de almacenamiento del elemento de válvula 8 para almacenar un elemento de válvula substancialmente circular (llamado también como un elemento elástico) 20, y una porción de paso de flujo 9 para comunicación de fluido con la porción de alimentación de tinta 5. Una porción en proyección 11 que tiene un primer taladro pasante 10, que sirve como un orificio de salida de flujo de tinta, está formado en un centro de la porción de almacenamiento del elemento de válvula 8, y un segundo taladro pasante 12, que sirve como un orificio de flujo de entrada de tinta, está formado en una posición desviada desde la porción en proyección 11. La porción de paso de flujo 9 está formada con un tercer taladro pasante 13 que sirve como un orificio de flujo de entrada de tinta para comunicación con una región de la superficie delantera del miembro de válvula 20.

Como se muestra en las figuras 4A-C, el primer taladro pasante 10 está formado para tener una porción lateral recta S substancialmente cilíndrica en un lado del elemento elástico, y una porción R configurada en forma de canal que se ensancha hacia fuera moviéndose a lo largo del taladro pasante 10 en la dirección del flujo de tinta a medida que la tinta se mueve hacia el orificio de alimentación de tinta 5. Esta porción R configurada en forma de canal es continua hasta y aguas debajo de la porción recta S. Es decir, que el lado de flujo de salida de tinta del taladro pasante 10 se ensancha hacia fuera. Esta estructura asegura un sellado fiable por la porción recta S y reduce la resistencia al paso de flujo para el movimiento del fluido en todo el primer taladro pasante 10 por la porción R configurada en forma de canal.

Una porción de receso 15 está formada en una superficie 14 de una superficie de pared 6a que define el elemento de formación del paso de flujo de suministro de tinta 6 para conectar el primer taladro pasante 10 de la porción en proyección 11 al tercer taladro pasante 13 de la porción de paso de flujo 9. Un paso de comunicación (designado en adelante por el número de referencia 15') está definido por el sellado de la porción de receso 15 con una película de cubierta 16.

En el elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 6 construido de esta manera, el elemento de válvula 20 deformable elásticamente está montado a través de un bastidor de ajuste de la posición 21, como se muestra en la figura 4. El elemento de válvula 20 está provisto con una porción gruesa 20a a lo largo de su circunferencia, y la porción gruesa 20a tiene una superficie plana dirigida hacia la porción en proyección 11. Un muelle 22 para ajustar una presión diferencial está colocado por una porción en proyección 20b formada en el centro del elemento de válvulas 20 y contacta con la superficie trasera (superficie de apoyo) del elemento de válvula 20. Además, un elemento de retención 23 sella el lado exterior del elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 6 de una manera hermética al agua desde una región de almacenamiento de tinta, permitiendo al mismo tiempo la comunicación entre la porción de paso de flujo 9 y la superficie de apoyo del elemento de válvula 20. Incidentalmente, en la estructura ilustrada, el ajuste entre el elemento de válvula 20 y la porción en proyección 11 se puede mejorar si las porciones coincidentes de estos elementos se realizan planas, puesto que esto facilitará la alineación, y evitará la necesidad de tener en cuenta la curvatura o las irregularidades de las superficies de apoyo.

Con esta finalidad, para permitir tal comunicación entre la porción de paso de flujo 9 y la superficie de apoyo del elemento de válvula 20, al menos una y posiblemente ambas porciones de receso 9a y 23a están formadas en una región del elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 6 y el elemento de retención 23 para dirigirse hacia la porción de paso de flujo 9.

El elemento de válvula 20 está hecho con preferencia de material polímero, tal como un elastómero, que se puede formar mediante moldeo por inyección, y que tiene propiedades elásticas. El elemento de válvula 20 está provisto con la porción en proyección 20b de recepción del muelle en una región dirigida hacia la porción en proyección 11, es decir, en una porción central del mismo.

Una película 24 está unida o fijada a una pared de división 6b que es parte del elemento de formación del paso de flujo de suministro de tinta 6 para cubrir la superficie del elemento de retención 23 y sellar la porción de almacenamiento de la válvula 8 y la porción de paso del flujo 9, asegurando de esta manera un sellado fiable y una separación desde la región de almacenamiento de tinta.

En la forma de realización descrita anteriormente, el segundo taladro pasante 12 está formado para ser substancialmente del mismo tamaño que el primer taladro pasante 10.Sin embargo, la presente invención no está limitada de esta manera y, como se muestra en la figura 2B, el segundo taladro pasante 12 puede estar sustituido por una ventana 12' formada como una consecuencia de la retirada de una porción mayor de la superficie de la pared 6a, dejando detrás material suficiente para proporcionar una porción que no se deforma debido a la fuerza de presión del muelle 22 que desvía el elemento de válvula 20 y cuya porción puede permitir la formación de la porción de receso 15 que sirve como el paso de comunicación. Esta disposición proporciona de esta manera los mismos efectos que la estructura descrita anteriormente.

En esta forma de realización, cuando el cartucho de tinta está montado en un aparato de registro, y se reduce la presión del fluido en el lado del orificio de alimentación de tinta, es decir, la región más aguas abajo desde la que se descarga tinta desde el cartucho de tinta, a través del consumo de tinta por un cabezal de registro o similar, se reduce también la presión del líquido en la porción de paso de fluido 9, en la porción de paso de flujo 15' formada por la porción de receso 15 y la película 16 y un espacio cerrado (llamado también compartimiento operativo de la presión) 27 detrás del miembro de la válvula 20 que se comunica con él solamente a través de un paso de flujo formado por la porción de receso 23a, de manera que la presión reducida actúa sobre la superficie que es presionada también con una fuerza de desviación por el muelle 22 (el espacio cerrado 27 está abierto para comunicación de fluido solamente a través del paso formado por la porción de receso 23a). No obstante, en el caso de que la presión negativa del fluido en el orificio de alimentación de tinta 5 no alcance una válvula predeterminada, el elemento de válvula 20 mantiene un estado sellado del primer taladro pasante 10 cuando es sometido a la fuerza de desviación del muelle 22. Además, aunque esta presión negativa actúa también sobre el primer taladro pasante 10 a través del paso de comunicación 15' y de esta manera es suministrada al lado de la superficie delantera del elemento de válvula 20, la zona del taladro pasante 10 es extremadamente estrecha, de manera que la fuerza que actúa sobre el lado de la superficie delantera del elemento de válvula es insignificante en comparación con la fuerza aplicada al lado de la superficie de apoyo de ese elemento de válvula.

La figura 4C es una vista en sección tomada, en parte, a través de la porción de paso de flujo 9 de la estructura de generación de presión negativa 30. Cuando se reduce la presión negativa, de manera que la fuerza generada de forma correspondiente es menor que la fuerza aplicada por el muelle 22 y la rigidez inherente del elemento de válvula 20, la presión negativa en el orificio de alimentación de tinta 5 actúa sobre el compartimiento operativo de presión 27 del elemento de válvula 20, que está en comunicación con el orificio de suministro de tinta a través de la porción de receso 23a o 9a (figura 4C). De acuerdo con ello, el elemento de válvula 20 experimenta una fuerza suficiente desde el diferencial de presión para moverse contra la fuerza de desviación del muelle 22 y de esta manera se separa de la porción en proyección 11 (figura 4B), permitiendo que la tinta contenida en la cámara de almacenamiento de tinta 17 fluya dentro del paso de comunicación 15' a través del segundo taladro pasante 12 (esto se ilustra por la flecha A en la figura 5A) y el primer taladro pasante 10 de la porción en proyección 11. La tinta que fluye al paso de comunicación 15' fluye a través del tercer taladro pasante 13 (ilustrado por la flecha B en la figura 5A) y la porción de paso de flujo 9 dentro del orificio de alimentación de tinta 5 (ilustrado por la flecha C en la figura 5B).

Cuando una cantidad predeterminada de tinta fluye dentro del orificio de alimentación de tinta 5 de esta manera para incrementar la presión en la superficie trasera del elemento de válvula 20, el cambio en el diferencial de presión a través del elemento de válvula 20 hace que el elemento de válvula contacto elásticamente con la porción en proyección 11 bajo la fuerza de desviación del muelle 22 y selle de esta manera el taladro pasante 10 (figura 4A).

A continuación, se repite esta operación para alimentar tinta al cabezal de registro, manteniendo al mismo tiempo la presión en el lado del orificio de alimentación de tinta a la presión negativa predeterminada.

Debería indicarse que esta regulación del flujo de tinta tiene lugar de forma automática en respuesta al consumo de tinta desde el orificio de alimentación de tinta. Esto evita la necesidad de tener un sistema de control externo dedicado que abre y cierra periódicamente la válvula para regular el flujo desde el contenedor de tinta hasta el orificio de alimentación de tinta, y de esta manera simplifica y mejora la construcción del cartucho de tinta.

Como se muestra en la figura 6A, el lado de sellado del elemento de válvula de acuerdo con la presente invención está formado como la superficie plana. Esto está en contraste con un elemento de válvula convencional 40, como se muestra en la figura 7, y en la presente invención no existe ninguna porción en proyección 42 con un taladro pasante 41 en la región que contacta con un asiento de válvula. En virtud de esta estructura, el elemento de válvula de acuerdo con la presente invención está libre de soldaduras, es decir, muescas (ranuras mostradas en la figura 7), que es probable que se produzcan durante el moldeo por inyección y, por lo tanto, esta invención puede incrementar el rendimiento de fabricación de elementos de válvula aceptables.

Además, puesto que la región del elemento de válvula 20 que contacta con la porción en proyección 11 puede estar formado como una superficie plana lo más ancha posible, no es un problema la alineación precisa de una región plana estrecha con la porción en proyección y de esta manera la región plana grande puede entrar en contacto de una manera fiable y estrecha con la porción en proyección 11 que sirve como un asiento de válvula para proporcionar de esta manera una fuerza de sellado alta.

En contraste, como se muestra en las figuras 8A y 8B, un elemento de válvula convencional 40 establece un estado, en el que la porción en proyección 42 es forzada contra un elemento de sellado 44 bajo la fuerza elástica del muelle 43 y como consecuencia, se colapsa y se deforma elásticamente.

Por otra parte, puesto que la presión negativa que actúa sobre el elemento de válvula 40 cuando se abre el elemento de válvula 40 permanece constante, incluso cuando se separa del elemento de sellado 44, la región 42a que ha sido deformada elásticamente se restablece al estado original para formar una holgura de paso de flujo L' extremadamente estrecha, resultando el problema de una resistencia grande al paso de flujo.

Además, a la vista del hecho de que el taladro pasante 41 está formado a través del elemento de válvula 40 realizado de material deformable elásticamente, es necesario hacer que la zona del elemento de sellado 44 sea grande con el fin de permitir un desplazamiento de la posición del taladro pasante 41 debido a la deflexión del elemento de válvula 40 o similar. Esto provoca el problema adicional de que se incrementa la resistencia al flujo debido a que la región de holgura estrecha en la proximidad del taladro pasante 41 es inevitablemente larga.

En contraste, de acuerdo con la presente invención, puesto que el lado de sellado del elemento de válvula 20 está formado como la superficie plana, no se provoca ningún restablecimiento, incluso si el elemento de válvula 20 es retornado a la postura original por la actuación de la presión negativa y de esta manera se puede mantener una holgura grande L. Además, puesto que el primer taladro pasante 10, que forma el paso de flujo de tinta durante el estado abierto de la válvula, se puede formar a través de la porción de almacenamiento del elemento de válvula, que se realiza con preferencia de un material más rígido que el elemento de válvula, la porción en proyección 11 e puede formar lo más estrecha posible, asegurando al mismo tiempo todavía un paso de flujo grande entre el elemento de válvula 20 y la cara extrema del taladro pasante 10 debido a su rigidez. De acuerdo con ello, es posible reducir la resistencia al flujo en la proximidad del taladro pasante 10.

En la forma de realización descrita anteriormente, la superficie de contacto con el asiento de válvula está formada como la superficie plana. Alternativamente, como se muestra en la figura 6B, se puede formar una porción en proyección 28 con una configuración que no genera soldaduras, y que proporciona todavía los mismos efectos beneficiosos, que ya se han descrito en conexión con la superficie plana. En este caso, la porción en proyección 28 puede estar dimensionada y configurada cónicamente de tal manera que penetra en el taladro pasante 10 de la porción en proyección 11 cuando los dos componentes están empujados juntos.

En la forma de realización descrita anteriormente, el elemento de válvula y el elemento de bastidor están construidos como elementos discretos. Sin embargo, se pueden formar como un elemento de una sola pieza a través de moldeo por inyección con materiales adecuados respectivos.

En la forma de realización descrita anteriormente, la pared que define la región en la que está instalado el mecanismo de generación de la presión negativa está formada para que sea integral con el elemento que define la región de almacenamiento de la tinta. Alternativamente, como se muestra en la figura 9, el elemento que define la región en la que está instalado el mecanismo de generación de la presión negativa puede estar construido como un elemento discreto 31, que se inserta en una abertura 5a del lado de aguas arriba del orificio de suministro de tinta 5.

A continuación se describirá otra forma de realización de la presente invención.

Las figuras 10 a 13 muestran las estructuras delantera y trasera de un cartucho de tinta con un elemento de cierre de la abertura retirado. Las figuras 14 a 16 muestran detalles de un mecanismo de generación de presión negativa que se ve en la sección transversal. Con referencia ahora a la figura 10, el interior de un cuerpo principal de contenedor 50, que forma una región de almacenamiento de tinta, está dividido verticalmente por una pared 52 que se extiende substancialmente en una dirección horizontal y, más específicamente, que se extiende de manera que un lado del orificio de suministro de tinta 51 de la pared 52 está localizado ligeramente hacia abajo. Un elemento de válvula 54, un elemento de fijación 55 y un muelle 53 están alojados en el orificio de suministro de tinta 51, de manera que en el estado en el que el cartucho de tinta no está montado sobre el cuerpo principal de un aparato de registro, el elemento de válvula 54 se mantiene en contacto elástico con el elemento de fijación 55 por el muelle 53 para cerrar con efecto de sellado el orificio de alimentación de tinta 51.

La región inferior por debajo de la pared 52 está formada con una primera cámara de almacenamiento de tinta 56, y la región superior por encima de la pared 52 está definida por un bastidor 59 que tiene la pared 52 como una superficie inferior, y que está separada de una pared 57 del cuerpo principal del contenedor 50 por una holgura, con preferencia constante, para formar un paso 58 de comunicación con la atmósfera. La región interior del bastidor 59 está dividida, además, por una pared vertical 60 formada en su parte inferior con un orificio de comunicación 60a, de manera que una de las regiones divididas (es decir, una región lateral derecha en el dibujo) sirve como una segunda cámara de almacenamiento de tinta 61, y la otra región sirve como la tercera cámara de almacenamiento de tinta 62.

Un paso de flujo de aspiración 63 está formado en una región opuesta a la primera cámara de almacenamiento de tinta 56 para conectar la segunda cámara de almacenamiento de tinta 61 y una superficie inferior 50a del cuerpo principal del contenedor 50. El paso de flujo de aspiración 63 está construido formando una porción rebajada 64 (figura 11) en la superficie delantera del cuerpo principal del contenedor 50 y sellando esta porción 64 con una película impermeable al aire 104, que se describirá más adelante con más detalle.

En la tercera cámara de almacenamiento de tinta 62, un elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 67 está construido formando una pared de marco anular 65 a nivel con el marco 59, y una superficie plana 66 que divide el interior de la parte del marco anular en lados delantero y trasero. Una pared vertical 68 está formada entre la porción inferior de la pared del marco 65 y la pared 52 para definir una cuarta cámara de almacenamiento de tinta 69. Una porción rebajada 68a para comunicación está formada en la porción inferior de la pared 68.

Una pared de separación 70 está prevista entre la cuarta cámara de almacenamiento de tinta 69 y la porción de marco 59 para formar un paso de flujo de tinta 71. La porción superior del paso de flujo de tinta 71 se comunica con el lado de la superficie delantera del cuerpo principal del contenedor 50 a través de un taladro pasante 72 que puede servir como una cámara de filtro, si se desea.

El taladro pasante 72 se define por una pared 73 continua con la pared 70, de tal manera que el taladro pasante 72 se comunica con el extremo superior del paso de flujo de tinta 71 a través de una porción rebajada 73a. El taladro pasante 72 se comunica también a través de una porción rebajada 74 configurada con preferencia en forma de lágrima, formada en el lado de la superficie delantera, y un orificio de comunicación 73b con el interior de la pared del marco 65.

Como se muestra en la figura 11, la porción inferior del elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 67 está conectado al orificio de alimentación de tinta 51 a través de un paso de flujo construido a partir de una porción rebajada 86 formada en la superficie del cuerpo principal del contenedor 50 y una película impermeable 104 que sella esta porción rebajada 86. El elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 67 tiene la superficie plana 66 y una pared anular 80 que están localizadas en el lado de la superficie delantera del cuerpo principal del contenedor 50 y que están opuestas a la región de almacenamiento de tinta, para definir de esta manera una porción de almacenamiento del elemento de válvula 81. La superficie plana 66 está formada para tener en su centro aproximado una porción en proyección 83 que tiene un taladro pasante 82. La superficie plana 66 está formada también, en posiciones desviadas de la porción en proyección 83, con un paso de comunicación 85 que se comunica con la superficie delantera del elemento de válvula 84. El taladro pasante 82, de una manera similar a la mostrada en la figura 4A, está constituido por una porción recta S substancialmente cilíndrica localizada sobre el lado del elemento elástico, y una porción R configurada en forma de canal que está alargada gradualmente en la dirección del flujo de entrada de tinta hacia el orificio de alimentación de tinta 51 y que es continua hasta y aguas debajo de la porción recta S (es decir, que el lado de flujo de salida de la tinta del taladro pasante 82 se ensancha hacia fuera), por lo que se asegura una junta de obturación fiable por la porción recta S, al mismo tiempo que se reduce la resistencia al paso de flujo en todo el taladro pasante 82 por la porción R configurada en forma de canal.

Una porción ranurada 87 está formada en la proximidad del extremo inferior de la pared 80, que está conectada a la porción rebajada 86 que se extiende hacia abajo hacia el orificio de alimentación de tinta 51. La profundidad de esta porción ranurada 87 está elegida para que la porción ranurada 87 se comunique con un lado de la superficie de apoyo del elemento de válvula 84 cuando el elemento de válvula 84 está instalado. Una pared 88 está formada en el lado de la superficie trasera opuesto al taladro pasante 82, es decir, en la región superior de almacenamiento de tinta y esta pared se extiende hacia el extremo superior de la porción rebajada 86, escapando al mismo tiempo del paso de comunicación 85 y divide también un espacio desde la región circundante, de manera que el espacio está conectado a través de un taladro pasante 89 en una región inferior de la pared 88 hasta la región extrema superior de la porción rebajada
86.

La superficie delantera del cuerpo principal del contenedor 50 está formada con una ranura estrecha 90 que se extiende en forma de meandro para incrementar la resistencia al paso de flujo en la mayor medida posible, una ranura ancha 91 alrededor de la ranura estrecha 90 y una porción rebajada rectangular 92 localizada en una región opuesta a la segunda cámara de almacenamiento de tinta 61. Una porción de cuadro 93 está formada en la porción rebajada rectangular 92 en un lugar ligeramente más bajo que un borde de abertura de la porción rebajada 92, y unas nervaduras 94 están formadas dentro de la porción del marco 93 para separarse unas de las otras. Una película permeable al aire 95 repelente a la tinta se extiende y se adhiere a la porción de marco 93 para definir una cámara de comunicación con la atmósfera.

Como se ve en las figuras 12 y 13, un taladro pasante 96 está formado en la superficie inferior de la porción rebajada 92 para comunicarse con una región esbelta 98 dividida por una pared 97 formada en el interior de la segunda cámara de almacenamiento de tinta 61. El otro extremo de la región 98 se comunica a través de un taladro pasante 99 formado en la región 98, una muesca 108 formada en la superficie delantera del cuerpo principal del contenedor 50 y un taladro pasante 99a con una cámara de almacenamiento de la válvula 101 que contiene una válvula de comunicación con la atmósfera 100, que se abre cuando el cartucho de tinta está montado en un aparato de registro. La región del lado de la superficie de la porción rebajada 92 con respecto a la película permeable al aire 95 se comunica con un extremo 90a de la muesca estrecha 90.

La porción de almacenamiento de la válvula 81 del cuerpo principal del contenedor 50 está construido de una manera similar a la porción de la forma de realización mencionada anteriormente descrita en conexión con la figura 1. Como se muestra en la figura 11, el elemento de válvula 84 y el muelle 102 están instalados de una manera similar, el elemento de retención 103 está montado de la misma manera y la película 104 está fijada para cubrir la superficie delantera del cuerpo principal del contenedor 50 de la misma manera. El elemento de retención 103 está formado con una muesca 105 que se comunica con la porción rebajada 87, y pasos de flujo 106 y 107 que se comunican con la superficie trasera del elemento de válvula 84.

Por consiguiente, las porciones rebajadas 74, 86 y 105 junto con la película 104 forman el paso de flujo de tinta, y las muescas estrechas 90 y 91 y la porción rebajada 92 y 108 junto con la película forman la capilaridad y el paso de comunicación con la atmósfera.

En el lado de la abertura del cuerpo principal del contenedor 50, los orificios de la porción superior de las cámaras de almacenamiento de tinta 61, 67 y 69 y el orificio del elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 67 están sellados por una película 110 para separar estas regiones respecto de la porción inferior de la cámara de almacenamiento de tinta 56 y el paso de comunicación con la atmósfera 58. A continuación, el elemento de tapa 111 está fijado con efecto de obturación al cuerpo principal del contenedor 50 para completar la porción inferior de la cámara de almacenamiento de tinta 56.

Además, como se muestra en las figuras 10 y 11, el número de referencia 120 en los dibujos designa una pieza de identificación que se utiliza para prevenir el montaje erróneo del cartucho de tinta, y el número de referencia 121 designa un dispositivo de memoria que memoriza la información de tinta, etc. Contenida allí, y que está montado en una porción rebajada 122 del cuerpo principal del contenedor.

Cuando el cartucho de tinta construido de esta manera está montado sobre una aguja de alimentación de tinta que se comunica con un cabezal de registro, se mueve el elemento de válvula 54 hacia atrás por la aguja de alimentación de tinta contra la fuerza de desviación ejercida por el muelle 53, para abrir de esta manera el orificio de alimentación de tinta 51. En este estado, a medida que se reduce la presión en el orificio de alimentación de tinta 51 como consecuencia del consumo de tinta por el cabezal de registro a medida que realiza registro, etc., la presión reducida actúa sobre el paso de flujo formado por la porción rebajada 86 y la película 104 y sobre la superficie trasera del elemento de válvula 84 a través de la porción rebajada 87, es decir, sobre la superficie donde el elemento de válvula 84 recibe la fuerza de presión del muelle 102. Si la presión en el orificio de suministro de tinta 51 no se reduce por debajo de un valor predeterminado suficiente para mover el elemento de válvula 84, el elemento de válvula 84 permanece presionado en contacto elástico contra la porción en proyección 83 por la fuerza de desviación ejercida por el muelle 102 para mantener de esta manera cerrado el taladro pasante 82. Por lo tanto, la tinta no fluye desde la cámara de almacenamiento de tinta hasta el orificio de suministro de tinta 51.

Cuando la presión en el orificio de alimentación de tinta 51 (es decir, en un paso de flujo del elemento o porción de abertura en los que está conectado o insertado, respectivamente, el elemento de conexión, tal como la aguja o tubo hueco, para conexión desprendible entre el cartucho de tinta y el cabezal de registro previsto sobre el carro) se reduce hasta el valor predeterminado, como consecuencia del consumo continuo de tinta por el cabezal de registro, la presión que actúa sobre la superficie trasera del elemento de válvula 84 a través del paso de flujo, como se ha descrito anteriormente, resulta suficiente para superar la fuerza ejercida por el muelle 102 y, por lo tanto, el elemento de válvula 84 se separa de la porción en proyección 83. Como consecuencia, fluye tinta desde los pasos de comunicación 85 dentro de una región entre el elemento de válvula 84 y la superficie plana 66, de manera que la tinta fluye desde el taladro pasante 82 a través del paso formado por la porción rebajada 88 y la película 110, el taladro pasante 89, el paso de flujo formado entre la porción rebajada 86 y la película 104, y el orificio de suministro de tinta 51 en el cabezal de registro del aparato de registro.

Cuando la presión sobre la superficie trasera el elemento de válvula 84 se incrementa como resultado de una cantidad predeterminada de tinta que fluye dentro del lado de la superficie trasera del elemento de válvula 84, el elemento de válvula 84 es impulsado de nuevo en contacto con la porción en proyección 83 por la fuerza de desviación del muelle 102 para cerrar el taladro pasante 82, para bloquear de esta manera el paso de flujo. De acuerdo con ello, es posible mantener el líquido en el orificio de alimentación de tinta 51 a una presión negativa suficiente para prevenir la fuga de tinta desde el cabezal de registro, permitiendo al mismo tiempo la alimentación de tinta al cabezal de registro.

A medida que se consume la tinta, la tinta en la cuarta cámara de almacenamiento de tinta 69 fluye a través del paso de flujo 71 y el taladro pasante 72 en el lado de la superficie delantera del elemento de válvula 84. Además, puesto que solamente la primera cámara de almacenamiento de tinta 56 está abierta a la atmósfera, la tinta en la tercera cámara de almacenamiento de tinta 62 fluye a la cuarta cámara de almacenamiento de tinta 69 a través de la porción rebajada 68a a medida que se consume la tinta en la cuarta cámara de almacenamiento de tinta 69, y la tinta en la segunda cámara de almacenamiento de tinta 59 fluye a la tercera cámara de almacenamiento de tinta 62 a través de la porción rebajada 60a a medida que se consume la tinta en la tercera cámara de almacenamiento de tinta 62. La tinta en la primera cámara de almacenamiento de tinta 567 fluye a la segunda cámara de almacenamiento de tinta 61 a través del paso de flujo de aspiración 63 a medida que se consume la tinta en la segunda cámara de almacenamiento de tinta 61. Por lo tanto, el lado más aguas arriba de las cámaras de almacenamiento de tinta se vacía en secuencia más pronto, de manera que se consume primero la tinta en la primera cámara de almacenamiento de tinta 56, luego se consume la tinta en la segunda cámara de almacenamiento de tinta 61 y así sucesivamente.

La figura 17 muestra otra forma de realización, en la que se incrementa la capacidad de cinta del cartucho de tinta mencionado anteriormente. El cuerpo principal del contenedor 50' de esta forma de realización tiene la misma estructura que el cuerpo principal del contenedor 50 de la forma de realización mencionada anteriormente, con la excepción de que la anchura W del cuerpo principal del contenedor 50' es mayor.

Como consecuencia de esta modificación, puesto que la altura de la pared de separación 65 del elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 67 difiere de la altura del marco 59', se utiliza una tercera película 130 para sellar la porción de abertura de la pared de separación 65 del elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 67.

En la forma de realización mostrada en las figuras 10 a 16, la superficie delantera de la porción en proyección 83 del elemento de formación del paso de flujo de alimentación de tinta 67 es varias veces mayor que el diámetro del taladro pasante 82. Como se muestra en las figuras 18 y 19, el taladro pasante 82' y la porción en proyección 83' pueden estar formados cada uno de ellos con una forma cónica, cuando se ve en sección, para reducir la resistencia al paso de flujo por la ampliación del diámetro del taladro pasante 82' así como para incrementar una región de paso de flujo entre el elemento de válvula 84 y una pared 83a' en la proximidad del taladro pasante 82', para reducir de esta manera adicionalmente la resistencia al paso de flujo.

A continuación se describirá adicionalmente el funcionamiento de la estructura de generación de la presión negativa del cartucho de tinta como se ha descrito anteriormente con referencia a las figuras 10 a 16, con referencia a las figuras 20A y 20B, que son diagramas esquemáticos que ilustran una estructura adicional simplificada de acuerdo con la presente invención. Las figuras 20A y 20B son diagramas esquemáticos que muestran, respectivamente, un estado cerrado de la válvula y un estado abierto de la válvula con la estructura de generación de la presión negativa simplificada. Para mayor claridad en la explicación y en correspondencia con la estructura de generación de la presión negativa mencionada anteriormente, se utilizan los mismos números de referencia que se han empleado en conexión con la forma de realización mostrada en las figuras 10 a 16.

En el estado cerrado de la válvula mostrado en la figura 20A, el miembro de válvula 84 cierra el taladro pasante 82 en respuesta a la fuerza de desviación aplicada allí por el muelle 102, y de esta manera se bloquea el flujo de tinta desde la cámara de tinta 62 hasta el orificio de alimentación de tinta. En este estado, a medida que la tinta es consumida por el cabezal de registro, se reduce en una medida correspondiente la presión en el lado del orificio de alimentación de tinta, de manera que la presión reducida de esta manera actúa sobre el elemento de válvula 84 a través del paso de comunicación 87 y el paso de flujo 88.

En esta forma de realización, el lado de la superficie trasera del elemento de válvula 84, que se comunica con el paso de comunicación 87, está dirigido hacia un compartimiento 109 que está localizado entre el elemento de válvula 84 y el paso de comunicación 87 y cuyo compartimiento 109 está abierto para comunicación de fluido con el exterior solamente a través del paso de comunicación 87. Es decir, que el compartimiento 109 sirve como el compartimiento de apertura de la presión para transmitir el cambio de presión del orificio de alimentación de tinta hasta la superficie trasera del elemento de válvula 84.

De acuerdo con ello, la superficie trasera del elemento de válvulas 84 recibe la presión reducida del lado del orificio de alimentación de tinta sobre una zona amplia abierta, mientras que la otra superficie (delantera) del elemento de válvula 84 recibe la presión reducida del lado del orificio de alimentación de tinta en una zona limitada solamente a través de la abertura 82. Por esta razón, debido a la diferencia de tamaño entre las zonas de recepción de la presión sobre las superficies delantera y trasera del elemento de válvula 84, se ejerce una fuerza en una dirección para comprimir el muelle 102. Cuando la presión en el lado del orificio de alimentación de tinta se reduce por debajo de una presión establecida por el muelle 102, el elemento de válvula 84 se separa de la porción en proyección 83 como se muestra en la figura 20B para abrir el orificio 82, de manera que la tinta en la cámara de almacenamiento de tinta 62 fluye a través del paso de comunicación 85 y el paso de flujo 88 en el cabezal de registro.

Durante este flujo de tinta, puesto que la tinta fluye solamente a través del lado de la superficie delantera del elemento de válvula 84, incluso si se aspira una burbuja de aire contenida en la cámara de almacenamiento e tinta 62 más allá del lado de la superficie delantera del elemento de válvula 84, la burbuja de aire fluye junto con el flujo de tinta dentro del cabezal de registro como tal. Es decir, que puesto que el lado de la superficie trasera del elemento de válvula 84 está constituido para obstruir totalmente el espacio cerrado (conocido también como la cámara de operación a presión) 109 para prevenir el flujo de cinta a alta velocidad desde la cámara de tinta 62 a través del paso de comunicación 82, es poco probable que la burbuja de aire entre en el paso de comunicación 87 y sea desplazada por el lado de la superficie trasera del elemento de válvula 84.

Por lo tanto, cualquier cambio de presión en el lado del orificio de alimentación de tinta actúa seguramente sobre la superficie trasera del elemento de válvula 84 a través de la tinta para prevenir que se interrumpa la alimentación de tinta. Además, cualquier burbuja de aire que entra en el cabezal de registro se puede eliminar fácilmente cuando se aplica presión negativa al cabezal de registro para descargar por la fuerza la tinta desde allí, es decir, durante un proceso de recuperación de aspiración.

Por el contrario, en el caso del cartucho de tinta convencional, en el que el elemento de válvula 40 está formado como se muestra en la figura 7 con el taladro pasante 41 que sirve como el paso de flujo de tinta, existe la posibilidad de que una burbuja de aire alcance el lado de la superficie trasera del elemento de válvula 40, es decir, la región que recibe la presión del orificio de alimentación de tinta, en cuyo caso la presencia de la burbuja de aire reduce una fuerza de accionamiento aplicada por el elemento de válvula.

Más específicamente, las figuras 21A y 21B son diagramas esquemáticos simplificados de la estructura de generación de presión negativa de un cartucho de tinta convencional. Estos dibujos muestran, respectivamente, un estado cerrado de la válvula y un estado abierto de la válvula. En un estado, en el que el elemento de válvula 40 aísla la región de almacenamiento de tinta 200 desde el orificio de alimentación de tinta 201 (figura 21A), cuando se reduce la presión en el orificio de alimentación de tinta 201, se reduce en una medida correspondiente la presión en la región de la superficie trasera 203 del elemento de válvula 40 y de esta manera se empuja al elemento de válvula 40 hacia atrás contra la fuerza de desviación del muelle 204, como se muestra en la figura 21B. Cuando el elemento de válvula 40 se mueve, el taladro pasante 41, que sirve como el paso de flujo de tinta, se separa de la porción en proyección 206 y la tinta en la región de almacenamiento de tinta 200 pasa a través del taladro pasante 41 y fluye más allá de la región de la superficie trasera 203 del elemento de válvula 40 dentro del orificio de alimentación de cinta 201. El número de referencia 208 designa un taladro de paso para comunicación entre la región de almacenamiento de tinta 200 y el elemento de válvula 40.

Durante este flujo de tinta, si existe una burbuja de aire B que fluye hacia dentro desde el taladro pasante 41, es probable que la burbuja de aire permanezca en la región de la superficie trasera 203 del elemento de válvula 202. La burbuja de aire B, que entra en la región de la superficie trasera 203 del elemento de válvula 40, es decir, la región que recibe la presión del orificio de alimentación de tinta 201, se expande fácilmente para absorber y de esta manera aliviar cualquier reducción en la presión causada en esta región 203, y de esta manera es imposible que la burbuja mueva el elemento de válvulas 40 y suministre tinta al cabezal de registro.

A la vista del hecho de que el taladro pasante 41 del elemento de válvula 40 debe estar sellado por la porción en proyección 206, es preferible formar el taladro pasante 41 del elemento de válvula 40 en la porción en proyección 42. No obstante, es necesario hacer grande el tamaño S de la porción en proyección 206 que sella el taladro pasante 41 del elemento de válvula 40 con el fin de alojar cualquier desplazamiento posible de la posición del taladro pasante 41 causado por la desviación del elemento de válvula 40. Esto plantea el problema de que se incrementa la resistencia al flujo debido a que se incrementa la zona de la porción en proyección 206 y su entorno y se amplía en una medida correspondiente la zona de holgura estrecha entre la porción en proyección 206 y el elemento de válvula 40.

Por el contrario, de acuerdo con la presente invención, como se muestra en las figuras 20A y 20B, puesto que la abertura 82 formada en la porción en proyección 83 está sellada, es suficiente contactar la superficie delantera del elemento de válvula 84 contra la abertura 82 en una medida estrecha. Por esta razón, el tamaño de la porción en proyección 83 se puede hacer lo más pequeño posible hasta tal grado que se puede formar la porción de abertura 82. De acuerdo con ello, es posible reducir el tamaño de la región de holgura estrecha formada en la proximidad de la abertura 82 entre el elemento de válvula 84 y la porción en proyección 83, para reducir de esta manera la resistencia al paso de flujo.

En la forma de realización mencionada anteriormente, el lado de la superficie trasera del elemento de válvula 84 está construido para dirigirse y bloquear el espacio cerrado 109 que comunica con el exterior solamente a través del paso de comunicación 87. No obstante, la invención no está limitada a ello o por ello. Por ejemplo, como se muestra en las figuras 22A o 22B, el paso de flujo 88 para comunicación de fluido entre la abertura 82 y el orificio de alimentación de tinta se puede conectar a un extremo del espacio cerrado 109 detrás del elemento de válvula 84, y se puede prever un paso de flujo para comunicación de fluido con el orificio de suministro de tinta con el compartimiento operativo de presión, de manera que la región de la superficie trasera del elemento de válvula 84 sirve como un paso de flujo de tinta. Además, la disposición vertical del elemento de válvula 84 como se muestra en la figura 11A ayuda a asegurar que cualquier burbuja que pase a través de la abertura 85 flote hacia arriba a lo largo del elemento de válvula hasta la parte superior de la cámara y no penetre en la abertura 82.

Formando un paso de flujo de salida de tinta 96' que se comunica con el compartimiento operativo de presión 109 detrás del elemento de válvula 84 y que está perpendicular a la superficie del elemento de válvula 84, como se muestra en la figura 22B, es posible asegurar el cartucho de tinta con el elemento de válvula 84 en una orientación horizontal.

Además, tomando como ejemplo la forma de realización mostrada en la figura 4, el muelle de ajuste 22 de la presión diferencial está dispuesto sobre la superficie trasera del elemento de válvula 20 y empuja al elemento de válvula 20 para que el elemento de válvula 20 esté en contacto elástico con la porción en proyección 11. No obstante, la presente invención no debería ser restringida a ello o por ello. Por ejemplo, como se muestra en la figura 23, el elemento de válvula 20 puede estar hecho de material elástico, tal como un caucho, y la porción en proyección 11 se puede proyectar relativamente hacia el lado del elemento de válvula 20 más allá de un plano P que está formado por el cuerpo de válvula 20 no deformado propiamente dicho en la ausencia de la porción en proyección. En este caso, el elemento de válvula 20 se puede mantener en contacto elástico con la porción en proyección 11 a través de la elasticidad inherente del elemento de válvula 20 propiamente dicho. De esta manera, se puede prescindir de un elemento de desviación, tal como el muelle 22.

Alternativamente, el cuerpo de válvula 20 puede ser desviado a través de la combinación de su propia deformación contra una porción en proyección 11 junto con un muelle de desviación colocado de una manera adecuada.

Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a un cartucho de tinta que se puede montar de forma desmontable en el cabezal de registro, la presente invención es aplicable a un depósito de tinta (un cartucho de tinta) de un tipo en el que un cabezal de registro está fijado a un elemento de almacenamiento de tinta, tal como un depósito de tinta. En este caso, el orificio de alimentación de tinta descrito anteriormente comprende una zona límite en la que el elemento de almacenamiento de tinta está conectado al cabezal de registro, es decir, que el orificio de alimentación de tinta significa un orificio de flujo de entrada de tinta o porción del cabezal de registro.

La figura 24 muestra una forma de realización de un controlador de flujo de fluido o un dispositivo de alimentación de líquido que emplea positivamente el principio de operación del elemento de válvula, como se ha mencionado anteriormente, para alimentar tinta a un cabezal de registro, manteniendo al mismo tiempo una presión negativa en el paso 86 desde el que la tinta fluye hacia el orificio de flujo de entrada de tinta 147 del cabezal de registro. En esta forma de realización, la región inmediatamente aguas arriba del elemento de válvula 84 (es decir, la región que corresponde a la cámara de almacenamiento de tinta 62 de las figuras 20A y 20B) se ha omitido y en su lugar está previsto un elemento de conexión, tal como una aguja hueca 140 mostrada en esta forma de realización, para construir un dispositivo de estructura de válvula 141. El dispositivo de estructura de válvula 141 se puede conectar de forma desmontable a un dispositivo externo, tal como un depósito de tinta o contenedor de tinta 142 que almacena tinta en el interior, a través del elemento de conexión.

El contenedor de tinta 142 está formado en su porción inferior con un orificio de flujo de salida de tinta 143 que se puede acoplar en una manera hermética al líquido con la aguja hueca 140. En el caso de un nuevo contenedor de tinta 142 no utilizado, una película de sellado (no mostrada), que puede ser perforada por la aguja hueca 140, sella el orificio de flujo de salida de tinta 143 con el fin de prevenir la fuga de tinta. Además, el número de referencia 144 en el dibujo designa una empaquetadura anular adaptada para contactar elásticamente con la circunferencia exterior de la aguja hueca 140. El número de referencia 145 designa un taladro de comunicación con la atmósfera.

Las porciones de esta invención necesarias para el funcionamiento del elemento de válvula 84, como se ha descrito anteriormente, se pueden proporcionar en forma de un dispositivo independiente, es decir, el dispositivo de estructura de válvula 141. En esta disposición, el cabezal de registro 146 está fijado a la porción inferior del dispositivo de estructura de válvula 141, y el orificio de flujo de entrada de tinta 147 del cabezal de registro 146 está conectado al orificio de flujo de salida tinta (el paso de flujo designado por el número de referencia 86) del dispositivo de estructura de válvula 141. El contenedor de tinta 142 se puede montar insertando el contenedor de tinta 142 en la dirección indicada por la flecha A para suministrar tinta al cabezal de registro 146, y se puede sustituir moviendo e introduciendo el contenedor de tinta 142 en la dirección opuesta.

Además, el funcionamiento y efecto del dispositivo de estructura de válvula 141 en esta forma de realización es el mismo que en las formas de realización mencionadas anteriormente y, por lo tanto, el dispositivo de estructura de válvula 141, cuando se integra con el contenedor de tintas 142, funciona de la misma manera que el cartucho de tinta descrito anteriormente.

Aunque el contenedor de tinta 142 está conectado (montado) directamente con el elemento de conexión (la aguja hueca 140) en la forma de realización mencionada anteriormente, se puede obtener el mismo efecto cuando el elemento de conexión está conectado a través de un tubo a un cartucho de tinta instalado en un cuerpo principal del aparato de registro.

Claims (17)

1. Un cartucho de tinta, que comprende:

una cámara de almacenamiento de tinta (56),

un orificio de alimentación de tinta (5, 51) que está en comunicación de fluido con la cámara de almacenamiento de tinta (56) a través de una trayectoria de flujo de tinta formada en el cartucho de tinta, y

un mecanismo de generación de presión negativa (30) que bloquea y abre de forma selectiva la trayectoria de flujo como una consecuencia del consumo de tinta, comprendiendo el mecanismo de generación de presión negativa:

un elemento elástico (20, 84) que tiene una primera y una segunda superficie,

un primer paso de flujo (12, 85) dirigido hacia la primera superficie del elemento elástico (20, 84) y que se comunica con la cámara de almacenamiento de tinta (56),

una porción de abertura (10, 82) que está dispuesta de tal forma que la primera superficie del elemento elástico (20, 84) contacta y se separa de la porción de abertura (10, 82) y que se comunica con el orificio de alimentación de tinta (5, 51) a través de un segundo paso de flujo (86, 88, 89), y

una porción de espacio (27, 109) dirigida hacia la segunda superficie del elemento elástico (20, 84) y que está adaptada para comunicarse con el orificio de alimentación de tinta (5, 51) a través de un tercer paso de flujo (86, 86', 87).

2. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el mecanismo de generación de la presión negativa (30) incluye, además, una pared de separación (60, 6) que está dispuesta sobre un lado de aguas arriba del elemento elástico (20, 84) y que define un compartimiento entre el elemento elástico (20, 84) y la pared de separación, teniendo la pared de separación una porción en proyección (11, 83) contra la que presiona la primera superficie del elemento elástico (20, 84), y la porción de abertura (10, 82) de la segunda trayectoria de flujo de tinta (86, 88, 89) está formada en la porción en proyección (11,
83).

3. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la tinta sale del compartimiento a través de la porción de abertura (10, 82).

4. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el mecanismo de generación de presión negativa incluye, además, un elemento de desviación (22, 102) que está colocado opuesto a la porción en proyección y que empuja al elemento elástico (20, 84) hacia la porción en proyección (11, 83).

5. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el elemento elástico (20, 84) está empujado hacia la porción en proyección por deformación elástica del elemento elástico.

6. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la porción de abertura (10, 82) de la porción en proyección (11, 83) está dispuesta para dirigirse substancialmente hacia un centro del elemento elástico (20, 84).

7. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la porción de espacio (27, 109) incluye un compartimiento que está dirigido hacia la segunda superficie del elemento elástico (20, 84), estando dispuesto el compartimiento de manera que el consumo de tinta provoca un cambio en una presión aplicada a un lado de aguas abajo del elemento elástico, y el cambio es la presión es aplicado substancialmente a toda la zona de la segunda superficie del elemento elástico (20, 84).

8. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la tinta fluye desde la cámara de almacenamiento de tinta (56) dentro del orificio de alimentación de tinta (5, 51), en este orden, a través del primer paso de flujo (12, 85) que conecta la cámara de almacenamiento de tinta (56) con la primera superficie del elemento elástico (20, 84), el segundo paso de flujo (8) incluyendo su abertura (10, 82), la porción de espacio (27, 109) dirigida hacia la segunda superficie del elemento elástico (20, 84) y el tercer paso de flujo (86') que conecta la porción de espacio (27, 109) al orificio de alimentación de tinta (5, 51).

9. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera y la segunda superficie del elemento elástico (20, 84) contactan con tinta sobre una zona substancialmente similar.

10. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la porción de abertura (10, 82) del segundo paso de flujo incluye una porción cilíndrica localizada en un lado del elemento elástico, y una porción ensanchada que se ensancha hacia fuera en una dirección de flujo de tinta hacia el orificio de alimentación de tinta (5, 51).

11. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cuando la primera superficie del elemento elástico (20, 84) contacta con la porción de abertura (10, 82) del segundo paso de flujo, la primera superficie del elemento elástico (20, 84) recibe una primera presión desde la cámara de almacenamiento de tinta (56) a través del primer paso de flujo (12, 85), la segunda superficie del elemento elástico (20, 84) recibe una segunda presión desde el orificio de alimentación de tinta (5, 51) a través de la porción de espacio (27, 109) y la primera superficie del elemento elástico (20, 84) recibe también la segunda presión desde el orificio de alimentación de tinta (5, 51) a través del segundo paso de flujo (86, 88, 89) que comunica la porción de abertura (10, 82) con el orificio de alimentación de tinta (5, 51).

12. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la zona de la primera superficie sobre la que se aplica la segunda presión es significativamente menor que la zona de la primera superficie que recibe la primera presión.

13. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la zona de la primera superficie que recibe la segunda presión es significativamente menor que la zona de la segunda superficie que recibe la segunda presión.

14. El cartucho de tinta de la reivindicación 1, en el que el tercer paso de flujo (86) es parte del segundo paso de flujo (86).

15. El cartucho de tinta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el elemento elástico (20, 84) es móvil en respuesta a una presión diferencial entre su primera y su segunda superficie.

16. El cartucho de tinta de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la primera superficie del elemento elástico (20, 84) recibe una primera presión desde la cámara de almacenamiento de tinta (56) a través del primer paso de flujo (12, 85), y la segunda superficie del elemento elástico (20, 84) recibe una segunda presión desde el orificio de alimentación de tinta (5, 51).

17. El cartucho de tinta de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el elemento elástico (20, 84) está dispuesto dentro de una cámara y la tinta entra en la cámara a través del primer paso de flujo (12, 85) y sale de la cámara a través de la porción de abertura (10, 82).