DE69419684T2

DE69419684T2 - Tinte für Tintenstrahlkassette und Verfahren zur Tintenstrahl-Aufzeichnung mit dieser Tinte

Info

Publication number: DE69419684T2
Application number: DE69419684T
Authority: DE
Inventors: Koji Akiyama; Miyuki Fujita; Fumihiro Goto; Masahiko Higuma; Hiromitsu Hirabyashi; Masami Ikeda; Noribumi Koitabashi; Shigeyasu Nagoshi; Hitoshi Sugimoto; Masaya Uetsuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1994-09-29
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2014-09-30
Also published as: JPH07102201A; EP0646465A3; US6164772A; EP0646465A2; JP3238805B2; EP0646465B1; HK1011004A1; DE69419684D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tintenstrahlkartusche zur Verwendung mit Tinte, die eine Strahlfunktion vorsieht, auf eine Tintenstrahlkartusche, auf eine Tinte und außerdem auf ein Verfahren zum Tintenstrahlaufzeichnen, wobei diese für Vorrichtungen anwendbar sind, die Kopiergeräte, Aufzeichnungsgeräte, wie Faxgeräte, Telekomunikationseinrichtungen, zusammengesetzte Einrichtungen von ihnen und Drucker umfassen.
Eine Tintenstrahlkartusche zur Verwendung für eine Tintenstrahlvorrichtung ist normalerweise mit einem Tintenstrahlkopf einstückig ausgebildet. In den meisten Fällen wird eine derartige herkömmliche Kartusche zusammen mit dem verwendeten Kopf ausgetauscht, wenn die Kartusche eine Stufe erreicht, bei der die Tinte nicht mehr ausgespritzt wird. Eine vergleichsweise große Menge an Tinte verbleibt aufgrund des Tintehaltevermögens eines in der Kartusche enthaltenen Schwammaterials noch in der Kartusche.
Bei einer Kartusche der vorstehend erwähnten Art, die beispielsweise in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 63-087 242 offenbart ist, ist ein Schaummaterial in der Kartusche eingeschlossen, die mit einem Tintenstrahlkopf einstückig ist, der mit einer Vielzahl an Tintenausspritzöffnungen versehen ist. Wenn in dem Schaummaterial, wie beispielsweise Polyurethanschaum, Tinte enthalten ist, wird durch einen durch die Kapillarität des Schaumes erzeugter Unterdruck das Halten der Tinte ermöglicht (das heißt ein Austreten von Tinte aus dem Behälter heraus wird verhindert). Da jedoch der Schaum in fast den gesamten Innenraum der Tintenkammer eingefüllt werden muß, ist die Füllmenge an Tinte nicht nur eingeschränkt, sondern es wird auch die in dem Schaum ungenutzt verbleibende Menge an Tinte zunehmen. Als ein Ergebnis ergibt sich der Bedarf an verschiedenen Verbesserungen in Bezug auf die Füllwirkung und die effiziente Verwendung des Tintenmaterials. Außerdem gibt es noch das Problem im Hinblick auf die Schwierigkeit der Erfassung der verbleibenden Tinte und der Möglichkeit eines ungleichförmigen Ausspritzens der Tinte.
Ein anderer Stand der Technik offenbart eine Tintenstrahlkartusche, die im wesentlichen ausschließlich ein Tintenmaterial enthält. Die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 2-522 offenbart einen Tintenstrahlkopf mit einem einstückigen Aufbau, bei dem eine geringe Menge an porösem Material zwischen einem oben angeordneten Hauptspeicherabschnitt, in dem eine große Menge an Tinte enthalten ist, und einem unten angeordneten Tintenstrahlkopf vorgesehen ist. Gemäß dieser Beschreibung wird ein Vorteil dahingehend erwähnt, daß, da das poröse Material nicht in dem Tintenspeicherabschnitt umfaßt ist sondern nur in einem Tintendruchtritt angeordnet ist, der Verwendungswirkungsgrad der Tinte erhöht wird. Ein anderer Vorteil wird außerdem dahingehend erwähnt, daß es möglich ist, versuchsweise die aus dem Haupttintenspeicherabschnitt aufgrund des Temperaturanstiegs der eingeschlossenen Luft (und eines dadurch bewirkten Druckabfalls) herausströmende Tinte zu speichern, indem ein Nebentintenspeicherabschnitt an der Seite des porösen Materials vorgesehen wird, und somit der an dem Kopf während des Aufzeichnungsschrittes bei einem im wesentlichen konstanten Wert aufgebrachten Unterdruck zu halten.
Jedoch wird in dieser Erfindung die Erzeugung des Unterdruckes annähernd verringert, da das poröse Material in dem Tintendurchtritt vorhanden ist, und eine über die ausreichende Menge hinausgehende Menge an Tinte wird in dem porösem Material durch die Tinte gedrängt, die von dem Haupttintenspeicherabschnitt geliefert wird, der oberhalb positioniert ist und eine große Menge an Tinte speichert. Demgemäß ergibt sich die Möglichkeit eines Herausfließens der Tinte aus der Öffnung des Kopfes, schon wenn auf diesem ein geringer Stoß aufgebracht wird. Außerdem ist eine Anwendung der vorstehend erwähnten Art des Tintenbehälters als eine austauschbare Art einer Tintenstrahlkartusche, die von dem Tintenstrahlkopf abnehmbar ist, nicht geeignet. Der Grund dafür liegt darin, daß es die Möglichkeit eines Herausfließens der Tinte aus dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kopf und der Tintenstrahlkartusche in den Tintenbehälter gibt, da der Unterdruck im allgemeinen abnimmt.
Eine andere Tintenstrahlkartusche ist außerdem bekannt, bei der die Tinte in einem Beutel eingeschlossen ist und ein Federelement zusätzlich vorgesehen ist, um die Verformung des Beutels zu steuern, so daß der Unterdruck des porösen Materials selbst bei einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Jedoch sind die Kosten dieser Kartusche hoch und es ist außerdem nicht möglich, den Aufbau der Feder so zu gestalten, daß eine Massenproduktion von Vorrichtungen erreicht wird.
Auf jeden Fall ist eine Tintenstrahlkartusche für einen Tintenstrahlzweck (das heißt für eine Verwendung bei einem kontaktfreien Drucken), die bei geringen Kosten hergestellt wird, jedoch mit einem angemessenen technischen Niveau vorgesehen wird, noch nicht hergestellt worden.
Bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines piezoelektrischen Elementes wird das Aufzeichnen durch Ausstoßen von Tinte unter Verwendung einer Antriebsspannung von nicht weniger als 40 Volt bei dem Nach-Bedarf-Modus oder bei dem kontinuierlichen Modus ausgeführt. Das Element wird üblicherweise durch eine Antriebsspannung angetrieben, die für ein korrektes Ausspritzen der Tinte ungeachtet jeglicher Umgebungsbedingungsänderungen erforderlich ist. Ein Ausführungsbeispiel davon ist in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 58-006 762 offenbart. Es ist ebenfalls in dieser Druckschrift eine verschiedenfarbige Tinte offenbart, die eine Menge an 0,0 001 bis 10 Gewichtsprozent (wt- %) von einem Äthylenoxidadditionsprodukt enthält. Es wird dabei beurteilt, daß eine Tinte, die ein Oberflächenaktivmittel, das heißt einen oberflächenaktiven Stoff, enthält, eine ausgezeichnete Fixiereigenschaft und Wasserwiderstandsfähigkeit im Vergleich zu jener Tinte ohne einen oberflächenaktiven Stoff hat. Des weiteren ist in dieser Druckschrift offenbart, daß es möglich ist, zu bestimmen, ob die Tinte ausgespritzt werden kann, indem das erste Antriebssignal überprüft wird, das erhalten wird, nachdem es drei Monate lang so belassen wurde, und daß die einen oberflächenaktiven Stoff enthaltene Tinte ein ausgezeichnetes Tintenausspritzen ausführen kann.
In diesem Zusammenhang ist in der am 1. Oktober 1991 veröffentlichten "Shin Kaimenkasseizai Nyumon" (A New Guide Book of Surfactant, revised edition) offenbart, daß es bekannt ist, einen oberflächenaktiven Stoff in einer Menge, die die kritische Mizellkonzentration (die als "c.m.c." abgekürzt ist) überschreitet, mit der Flüssigkeit zu vermischen, wenn ein derartiger oberflächenaktiver Stoff in einer Flüssigkeit enthalten sein soll, um eine ausreichende Wirkung eines Hinzufügens des oberflächenaktiven Stoffes zu erzielen. Außerdem gibt es zwei US-Patente Nr. 5 106 416 und 5 116 409, die jeweils eine Erfindung offenbaren, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein oberflächenaktiver Stoff in einer Menge, die die kritische Mizellkonzentration überschreitet, mit einem Tintenmaterial vermischt ist. In diesen Druckschriften ist die Wirkung zum Verhindern eines Auslaufens der Tinte offenbart und nicht die Bedeutung der kritischen Mizellkonzentration eines oberflächenaktiven Stoffes, wenn dieser mit Wasser vermischt wird. Im Gegensatz dazu offenbart die offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 56-049 771 ein Tintenmaterial, das einen oberflächenaktiven Stoff enthält, der die kritische Mizellkonstruktion nicht überschreitet, und es wird ebenfalls in dieser Druckschrift erwähnt, daß eine derartige Tinte eine Wirkung in Bezug auf ein Verhindern eines Verschließens erzeugen kann, das in der Düse auftreten kann. Außerdem ist in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 1-182 384 (1989), die der vorstehend erwähnten Japanischen Patentanmeldung Nr. 58- 6 752 ähnlich ist, eine Erfindung offenbart, die sich auf eine Tinte bezieht, wobei die Verwendung einer Tinte ermöglicht ist, die 1-10% eines oberflächenaktiven Stoffes enthält, in dem ein Lösungsmittel mit einem geringen Dampfdruck und mit einer geringen Viskosität beigemengt ist. Allerdings wird in dieser Druckschrift lediglich das Auslaufen der Tinte auf dem zu bedruckenden Papier in Betracht gezogen.
Auf jedem Fall gab es keine Erfindung, die genau offenbart, daß das Verhalten entlang über den gesamten Verlaufsbereich von der Tintenkammer oder dem Tintenkopf stabil ist, bis das Verhalten der Tintentropfen nach dem Ausspritzen aus dem Tintenstrahlkopf abfällt, und die Beziehung zwischen der Tintenkammer und der Tinte an sich eine Verbesserung der Druckqualität sichert, die über den Bereich betrachtet wird, der in zufriedenstellender Weise bis zu dem Ablauf des Ausspritzverhaltens des Tintenstrahlkopfes abgedeckt ist.
Bei jeder der vorgeschlagenen austauschbaren Tintenkartusche oder dem Aufbau des Tintenbehälters, wie dies in der offengelegten Japanischen Patentanmeldung Nr. 63-87242 offenbart ist, wird erstens der Aufbauänderung der von dem Tintenstrahlkopf erzeugten Tintenkopf keine Aufmerksamkeit gezollt und zweitens wird der Wechselbeziehung zwischen der Zustandsänderung der in dem Tintenstrahlkopf enthaltenen Tinte, der Erzeugung von sehr kleinen Tintentropfen, die Nebenpunkte oder Mikropunkte genannt werden, die von den normalen Tropfen abgetrennt werden, während sie strömen und erzeugt werden, und dem Verhalten der Tinte an dem Aufzeichnungsmedium keine Aufmerksamkeit gezollt. Demgemäß wird keine angemessene Lösung in Bezug auf die Tinteneigenschaft oder das Aufzeichnungsverfahren zum Sicherstellen von Aufzeichnungseigenschaften vorgeschlagen.
Als ein anderes technisches Gebiet, bei dem das Tintenmaterial verwendet wird, gibt es das Kontaktaufzeichnungsverfahren, bei dem im allgemeinen die Tinte zu dem Aufzeichnungsdocht zugeführt wird, der die Tinte absorbieren und halten kann.
Als ein Beispiel des Zuführens von Tinte bei dem Kontaktaufzeichnungsverfahren wird die offengelegte Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 57-16 385 erwähnt, in der ein Aufzeichnungsstift für ein Aufzeichnungsinstrument unter Verwendung eines Aufzeichnungsdochtes offenbart ist, das heißt ein poröser Tintenabsorbierdocht.
Die dabei offenbarte Erfindung beschäftigt sich mit einem Aufbau, der einen mittleren Abschnitt, der einen Aufzeichnungsdocht, eine erste mit dem Aufzeichnungsdocht im Eingriff stehende baumwollartige Faser, eine zweite baumwollartige Faser, die eine geringe Menge an Tinte an der mit der Umgebung in Verbindung stehende Öffnung absorbiert aber ein geringeres Durchtreten der Tinte im Vergleich zu der ersten baumwollartigen Faser ermöglicht, umfaßt, und einen festabgedichteten Tintenkammerabschnitt, der durch die an den gegenüberliegenden Seiten des mittleren Abschnitt vorgesehenen Durchtritten zuführen kann, aufweist.
Im Betrieb wird dabei die in dem Tintenkammerabschnitt enthaltene Luft aufgrund des Temperaturanstiegs der Umgebungstemperatur ausgedehnt, um eine Tintenströmung in die erste baumwollartige Faser zu ermöglichen. Danach wird die Tinte in einer Menge, die die, tränkfähige Menge überschreitet, durch die zweite Faser absorbiert, um zu verhindern, daß die Tinte überströmt und von dem Aufzeichnungsdocht herabtropft.
Außerdem ist in dieser Druckschrift das Vorsehen einer Nut mit einer vorbestimmten Breite zum Ermöglichen eines Entweichens der ausgedehnte Luft zu dem Luftdurchtritt hin, wenn eine der beiden Tintenkammern nur mit Luft gefüllt ist, offenbart. Eine derartige Nut ist in dem Bereich von dem untersten Ende zu dem obersten Ende der Seitenfläche, die sich von der Teilung des mittleren Abschnittes und des fest abgedichteten Abschnittes unterscheidet, ausgebildet.
Jedoch wurde bei dem Aufzeichnungsstift des Aufzeichnungsinstrumentes der kontaktfreien Art keine Aufmerksamkeit einer stabilen Unterdruckerzeugung zum Verhindern eines Austretens von Tinte aus der Aufzeichnungsbaugruppe und insbesondere auf dem Gebiet des Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens nach der kontaktfreien Art gezollt.
Des weiteren wird aufgezeigt, daß der Tintenverbrauch von den Tintenkammern der beiden Seiten nicht immer in der zueinander gleichen Menge geschieht und es wahrscheinlich ist, daß eher Tinte von einer der beiden Kammern zuvor aufgebraucht ist. Obwohl dem Austreten aus dem Aufzeichnungsdocht in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Umgebungsveränderungen Aufmerksamkeit gezollt wurde, gibt es immer noch die Möglichkeit von weiteren Problemen, die auf dem Gebiet der Tintenstrahlaufzeichnung auftreten könnten, wie beispielsweise die Unterbrechung der Tintenkanalbahn oder das Eindringen von Luftblasen in die Aufzeichnungsbaugruppe.
Um die vorstehend erörterten Probleme zu lösen, haben die gleichen Erfinder eine verbesserte Tintenstrahlkartusche für die Tintenstrahlvorrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie mit zwei Vorteilen versehen ist, das heißt mit einer ausgezeichneten Zufuhr von Tintenmaterial in einer Menge, die der von dem Aufzeichnungskopf während des Druckvorganges ausgespritzten Menge an Tinte entspricht, wobei kein Nachteil eines Austretens von Tinte aus dem Auslaß während des druckfreien Zustandes auftritt, wobei dies in den Japanischen Patentanmeldungen Nr. 4-198 474 und 4-198 681 von den gleichen Erfindern offenbart ist.
Auf der Grundlage der vorstehend dargelegten Erörterung wurde herausgefunden, daß der Aufbau, der eine optimale Verwendung der Tintenstrahleigenschaften bewirkt, als Grundaufbau aus einer ersten Tintenkammer und einer zweiten Tintenkammer besteht: die erste Kammer zum Aufnehmen eines Unterdruck erzeugenden Materiales ist mit einem Luftverbindungsdurchtritt zum Vorsehen einer Luftverbindung mit der Umgebung versehen und dient als Behälter für das den Unterdruck erzeugendem Material, wobei die zweite Kammer eine Tintenkammer ist, die mit der ersten Kammer in Verbindung steht, jedoch sich im wesentlichen im fest abgedichteten Zustand befindet, um das Tintenmaterial, das in die erste Kammer zu liefern ist, direkt und vorübergehend unterzubringen.
Gemäß dem vorstehen beschriebenen Aufbau wird ein Aufbau einer Tintenkammer, durch die der Unterdruck bei einem im wesentlichen feststehendem Wert über fast die gesamte Zeitspanne aufrechterhalten bleibt, die von dem Beginn der Verwendung bis zum Schluß der Verwendung der Tintenstrahlkartusche reicht, erhalten und demgemäß kann die vorliegende Erfindung eine austauschbare Tintenstrahlkartusche und einen Tintenstrahlkopf als auch einen Drucker vorsehen, die auf das Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit ansprechen.
Gemäß der Druckschrift EP-A-529 625 ist eine Tintenstrahlkartusche offenbart, die eine erste Kammer, die mit einer Flüssigkeitslieferöffnung versehen ist, eine zweite Kammer, die mit einem Luftverbindungsauslaß versehen ist, und ein kontinuierliches Flüssigkeitsliefermaterial aufweist, wobei sich die Kammern in einer Fluidverbindung miteinander nur über das Flüssigkeitsliefermaterial befinden.
Gemäß einer weiteren Druckschrift JP-A-63-165 470 ist eine Tinte offenbart, die aus einer wasserlöslichen Farbstoffmischung aus einem Polyalkoholderivat und einem Polyalkohol, einem oberflächenaktiven Stoff, der eine bestimmte Oberflächenspannung aufzeigt, wenn er in Wasser bei Mizellkonzentration gelöst ist, und Wasser besteht.
Gemäß dem vorstehend erwähnten Hintergrund der Erfindung ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine innovative Tintenstrahlkartusche zu schaffen, die zwei Kammern aufweist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tinte zu schaffen, die für die Tintenstrahlkartusche verwendet wird, die eine gleichmäßige und stabilisierte Luft-Flüssigkeits- Grenzfläche zwischen der Luft und der Tinte in dem den, Unterdruck erzeugenden Material vorsehen kann und die das Aufzeichnungsvermögen auf dem Aufzeichnungsmedium verbessert.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Tintenstrahlaufzeichnen und eine Vorrichtung dafür zu schaffen, die eine Aufzeichnung mit einer ausgezeichneten Bildqualität erzeugen können und eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Tintenstrahlaufzeichnen zu schaffen, bei dem die gleichmäßige und stabilisierte Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche zwischen der Luft und der Tinte in dem den Unterdruck erzeugenden Material verbessert ist und bei dem das Aufzeichnungsvermögen auf dem Aufzeichnungsmedium verbessert ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird mittels der Kombination der in den Ansprüchen 1, 15, 18 und 21 jeweils definierten Merkmale gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Technologie, durch die eine hydrophile Tinte, die einen oberflächenaktiven Stoff enthält, in den Tintenstrahlaufzeichnungskopf geliefert wird und ein Aufzeichnen durch die Tinte auf einem Aufzeichnungsmedium ausgeführt wird, und auf die sich darauf beziehende Technologie. Genauer gesagt ist der Gehalt des oberflächenaktiven Stoffes derart, daß der oberflächenaktive Stoff in der sich ergebenden Gesamttintenflüssigkeit in einer vorbestimmten Menge enthalten ist, die die kritische Mizellkonzetration (die als "c.m.c." abgekürzt ist) gegenüber derjenigen der Tinte nicht überschreitet, wenn jedoch der gleiche oberflächenaktive Stoff gereinigtem Wasser mit dem gleichen vorbestimmten Gehalt beigemengt wird, wird die Konzentration die vorstehend erwähnte c.m.c.-Konzentration überschreiten.
Es ist bereits eine Tintenstrahlkartusche bekannt, die ein Unterdruckerzeugungsmaterial verwendet, das sich nicht im übersättigtem Zustand befindet, wobei sich diese daher von derjenigen der vorliegenden Erfindung unterscheidet. Jedoch ist ein Aufbau, an dem eine Tintenkammer in einem im wesentlichen fest abgedichteten Zustand angebracht ist, nicht bekannt. In diesem Zusammenhang wird der Aufbau der Tintenstrahlkartusche, die für die vorstehend erwähnte Tinte angewendet werden kann, nachstehend beschrieben.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Überwinden der Nachteile der Technologie des Standes der Technik ist der Bereich benachbart zu dem Durchtritt, der sich in Verbindung mit der Umgebungsluft des Unterdruckerzeugungsmateriales befindet als der die Tinte enthaltene Bereich ausgebildet, wodurch ein Vorteil des Verhinderns eine Austretens der Tinte aus dem Durchtritt zu der Luft unabhängig von jeglicher Veränderung der Umgebungsbedingungen geschaffen wird. Insbesondere wird eine andere Wirkung dahingehend erzielt, daß verhindert werden kann, daß ein Dichtelement, das zum Abdichten des Luftdurchtrittsbereiches verwendet wird, von diesem entfernt wird. Außerdem kann während des Betriebs durch den Bereich, der mit der Luft in Verbindung steht, eine erforderliche Luftmenge in die Kartusche geliefert werden und eine andere Wirkung wird erzielt, in dem die Veränderung des Unterdruckes in der Tintenstrahlkartusche aufgehoben wird. Vorzugsweise wird der Luftverbindungsbereich so ausgebildet, daß er nicht mit Tinte benetzt ist, da die osmotische Geschwindigkeit der Tinte weiter verzögert wird. Außerdem kann er auch als der Bereich ausgebildet sein, der zuvor mit Tinte benetzt worden ist, die danach entfernt wird.
Des weiteren schafft die Erfindung einen Aufbau, der eine Tintenlieferöffnung oder einen Bereich aufweist, in dem das Unterdruckerzeugungsmaterial teilweise zusammengedrückt ist oder ermöglicht ist, daß dieses zusammengedrückt wird. Als eine Folge kann ein im wesentlichen stabiler Tintenlieferdurchtritt aufrechterhalten werden. Als ein noch mehr stabilisierter Aufbau wird ein Aufbau erwähnt, bei dem die Tintenlieferöffnung höher als jene des engen Durchtrittes positioniert ist. Des weiteren umfaßt eine "Lieferröhre" der vorliegenden Erfindung nicht nur eine Einsetzröhre insbesondere für den Tintenstrahl, sondern auch eine Ventilbaugruppe oder ein Verbindungselement zum Verformen des Unterdruckerzeugungsmaterials durch ein Aufbringen eines Druckes. Sämtliche derartige Anordnungen schaffen die Wirkungen einer stabilisierten Tintenzuführrichtung für einen vollständigen Verbrauch der Tinte in dem zweiten Behälter. Auch nach einem derartigen Verbrauch ist ein Strömen der Luft von der Teilung bzw. Trennwand zu der Lieferröhre demgemäß in der Richtung möglich, um den Unterdruckzustand der Luft zu beseitigen. Folglich wird ermöglicht, daß die Tinte in dem Unterdruckabschnitt wirkungsvoll aufgebraucht wird, wodurch die Menge an verbleibender Tinte reduziert wird.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung werden ein Bereich, der nicht durch die Lieferröhre zusammengedrückt wird, und ein anderer Bereich, der durch die Lieferröhre zusammengedrückt wird, in dieser Reihenfolge vorgesehen. Somit wird ein Tintenlieferdurchtritt in einer Richtung in dem nicht zusammendrückbaren Bereich ausgebildet, um die gleichen Wirkungen zu schaffen, die vorstehend erwähnt sind. Die Menge an verbleibender Tinte wird in Übereinstimmung mit der Tintenhaltefähigkeit des zusammendrückbaren Bereiches weiter verringert.
Demgemäß umfaßt die Erfindung vorzugsweise die vorstehend erörterten drei Merkmale. Des weiteren sollte verständlich sein, daß zumindest ein Merkmal oder zwei Merkmale ebenfalls ausgezeichnete Wirkungen vorsehen können.
Die Tintenstrahlkartusche der Erfindung wird normalerweise von dem Anwender ohne irgendwelche Schwierigkeiten manuell gehandhabt. Jedoch ist es wahrscheinlich, daß die Tintenkammer mitunter verformt wird, wenn ein hoher Druck auf diese aufgebracht wird. Auf eine Lösung für dieses Problem wird eine andere Teilung bzw. Trennwand vorzugsweise vorgesehen, die ein Vorsehen eines Spaltes ermöglicht, der breiter als die Teilung ist, die den engen Durchtritt vorsieht. In dem Fall, bei dem die Kartusche aus synthetischem Harz ausgebildet ist, wird die Tintenkammer vorzugsweise mit einer Wanddicke Ti von mehr als 0,8 mm ausgebildet und der mit dem Material, wie beispielsweise ein Schwamm, zu füllende Behälter wird vorzugsweise mit einer Wanddicke Ts von mehr als 1,3 mm ausgebildet, wobei dies im Hinblick auf die Verformung geschieht. Außerdem wurde herausgefunden, daß das Verhältnis der Dicke Ti und Ts vorzugsweise zwischen 1,2 und 3,0 liegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zusammen mit der Tintenstrahlkartusche der Erfindung ein automatisches oder manuelles Entfernen der Tinte aus der Kartusche mittels Saugen oder Ausspritzen ausgeführt, wobei dadurch ermöglicht wird, daß der Tintenzustand in dem Unterdruckabschnitt vor dem Druckvorgang korrigiert wird, und daher können unabhängig davon, wie lange die Kartusche unbenutzt belassen worden ist, die ursprünglichen vorstehend erwähnten Funktionen der Kartusche wirkungsvoll angewendet werden.
Die Höhe des engen Durchtritts zu dem unteren Rand der Teilung ist größer als die durchschnittliche Porengröße des Unterdruckerzeugungsmaterials, wobei sie vorzugsweise größer als diejenige in der Nachbarschaft des Bereiches des engen Durchtrittes ist, das heißt in der Realität mehr als 0,1 mm, wobei sie 5 mm nicht überschreitet. Um eine höhere Stabilität zu erzielen, kann sie so gestaltet sein, daß sie 3 mm nicht überschreitet. Was das Verhältnis des Volumens des Unterdruckabschnittes und der Tintenkammer betrifft, so wird ein Verhältnis zwischen 1 : 1 und 1 : 3 als optimaler Wert in der Praxis gewählt.
Ein optimales Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist das Aufzeichnungsverfahren, das unter den nachstehend beschriebenen Bedingungen ausgeführt wird, und das dafür zu verwendende Gerät. Die Aufzeichnungstinte enthält einen oberflächenaktiven Stoff dahingehend, daß der Gehalt des vorstehend erwähnten Mittels nicht die kritische Mizellkonzentration (die als "c.m.c." abgekürzt ist) im Vergleich zu der das gleiche Mittel enthaltenden hydrophilen Tinte überschreitet. Wobei außerdem der Gehalt des Mittels derart ist, daß wenn das Mittel gereinigtem Wasser beigemengt wird, die Konzentration größer als die "c.m.c" in gereinigtem Wasser ist. Des weiteren ist der Gehalt in dem Bereich, in dem die Hälfte des Wertes von ("c.m.c." in der Tinte + "c.m.c." in gereinigtem Wasser) überschreiten wird. Die hydrophile Tinte wird zu dem Tintenstrahlkopf geliefert, wobei das Mittel den oberflächenaktiven Stoff in einer Menge enthält, bei der die Oberflächenspannung erfüllt ist, die 0,03 N/m (30 dyn/cm) bei einer Temperaturbedingung TºC überschritten wird. Die hauptsächliche Wirkung der Erfindung umfaßt die stabilisierten Eigenschaften der Tintenstrahlkartusche, das Liefern zu dem Kopf bei stabilen Lieferbedingungen, ein stabiler Zustand der ausgespritzen Tintentropfen, verbesserte Druckqualität durch eine Einzelpunktform, bei der kein Verwischen bzw. Zerlaufen auftritt, und außerdem die verbesserte Herstellung der Tintenausspritzung und die verbesserte Ausspritzeigenschaft bei hoher Frequenz. Zusätzlich zu den vorstehenden Angaben schafft die Erfindung auch die nachstehend erörterten Wirkungen. Das heißt, durch die Oberflächenspannung, die 0,03 N/m (30 dyn/cm) bei der Temperaturbedingung von TºC überschreitet, wie dies vorstehend erörtert ist, wird das Verhalten der in dem Kopf während des Betriebs enthaltenden Tinte, das heißt die Funktion der Tinte, die zum Zeitpunkt des Nachfüllens oder des Ausspritzens der Tinte aufgezeigt wird, verbessert. Außerdem schafft der oberflächenaktive Stoff, dessen Gehalt die Hälfte des Wertes von (c.m.c der Tinte + c.m.c. in gereinigtem Wasser) nicht überschreitet, die Wirkung einer minimal gestalteten Veränderung der Viskosität, woraus sich die weitere Wirkung des oberflächenaktiven Stoffes ableitet, und im wesentlichen die Veränderung der Ausspritzbedingung der Tinte beseitigt wird. Insbesondere wenn die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes in Übereinstimmung mit der dargestellten Beziehung zwischen der Oberflächenspannung und der Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes bestimmt wird, wird ein geeigneter Zustand zum wirkungsvollen Beseitigen der Umgebungsveränderung erzielt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung überschreitet der oberflächenaktive Stoff nicht die c.m.c. in der Tinte und hat eine vorbestimmte Menge, die nahe derjenigen der c.m.c. in der Tinte ist, während eine derartige vorbestimmte Menge des Mittels größer als die c.m.c. in gereinigtem Wasser ist, wenn die Menge des Mittels zu gereinigtem Wasser geliefert wird. Die hydrophile Tinte, die eine derartige Menge an oberflächenaktiven Stoff enthält, wird zu dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf geliefert. Auf dem Aufzeichnungmedium wird das Drucken unter Verwendung der hydrophilen Tinte ausgeführt, die den oberflächenaktiven Stoff in einer Menge enthält, die die c.m.c. in der Tinte überschreitet. Folglich wird zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Hauptmerkmalen die Funktion des oberflächenaktiven Stoffes des weiteren auf dem Aufzeichnungmedium wirkungsvoll angewendet.
In jedem Fall ist, was die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes betrifft, im Hinblick auf eine zunehmende osmotische Wirkung eine Konzentration vorzuziehen, die so hoch wie möglich ist, im Hinblick auf das Verhindern eines Verwischungsphänomens oder ein Wahren einer Druckgleichmäßigkeit ist vorzuziehen, daß der Gehalt größer als die c.m.c. in gereinigtem Wasser ist, und im Hinblick auf ein verbessertes Ausspritzvermögen und eine verbesserte Druckqualität des einzelnen Punktes und das Verringern der Belastung bei dem Wiederherstellvorgang ist es von Bedeutung, daß ein oberflächenaktiver Stoff relativ zu der Tinte geringer als die c.m.c. in der Tinte ist.
Außerdem wird in dem Fall eines Verfahrens der Farbaufzeichnung, bei dem die vorstehend erwähnten Merkmale erfüllt sind und außerdem die Vielzahl an bei einem derartigen Verfahren angewendeten Tinten sämtlich durch die vorstehend erwähnte Bedingung im bezug auf den Gehalt erfüllt sind, die Farbwiedergabe in dem gewünschten Zustand erzielt, da der in jeder Farbtinte enthaltene oberflächenaktive Stoff relativ verschoben wird, selbst wenn das Aufzeichnen bei einem Vielfachlagenaufzeichnungsprozeß ausgeführt wird.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt eine ausschnittartige perspektivische Ansicht in schematischer Weise von einer Tintenstrahlkartusche gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht von Fig. 1.
Die Fig. 3 (A), 3 (B) und 3 (C) zeigen jeweils eine Schnittansicht, in der dargestellt ist, wie die Tintenstrahlkartusche und ein Tintenlieferbehälter miteinander verbunden sind.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht einer Tintenstrahlkartusche gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der unterschiedlichen Form von Öffnungen.
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht der Positionsbeziehung des Tintenlieferabschnittes und eines engen Durchtrittes.
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht des engen Durchtrittes.
Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht des unterschiedlichen Aufbaus der Teilung an der Seite des engen Durchtrittes.
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht von Aufbauarten des Unterdruckerzeugungsmaterials.
Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht des Innenzustandes des Unterdruckerzeugungsmaterials gemäß der Umgebungsveränderung.
Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Tintenstrahlkopfes der Erfindung.
Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung einer Tintenstrahlkartusche der Erfindung und eines Tintenstrahldruckers, der diese verwendet.
Fig. 13 zeigt eine Ansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispieles.
Fig. 14 zeigt eine Schnittansicht des Bereiches der Neigung der Tintenstrahlkartusche bei der Verwendung.
Fig. 15 zeigt eine perspektivische Schnittansicht und eine Seitenschnittansicht einer Tintenstrahlkartusche.
Fig. 16 zeigt eine Ansicht in schematischer Weise des Verlaufs des Druckens.
Fig. 17 zeigt eine Ansicht in schematischer Weise von dem Druckzustand.
Fig. 18 zeigt eine Schnittansicht eines abgewandelten Ausführungsbeispieles.
Fig. 19 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Farbbehälters.
Fig. 20 zeigt eine bildliche Darstellung der Beziehung der Wanddicke und der Tintenundichtheit.
Fig. 21 zeigt eine Schnittansicht in schematischer Weise von einem abgewandelten Ausführungsbeispiel.
Fig. 22 zeigt eine Seitenschnittansicht von Fig. 21.
Fig. 23 zeigt eine Seitenschnittansicht von Fig. 21.
Fig. 24 zeigt eine Schnittansicht der Oberfläche einer Rippe.
Fig. 25 zeigt eine Schnittansicht einer Teilung bzw. einer Trennwand.
Fig. 26 zeigt eine Seitenschnittansicht von einem anderen Ausführungsbeispiel einer Kartusche.
Fig. 27 zeigt eine Seitenschnittansicht von einem anderen Ausführungsbeispiel einer Kartusche.
Fig. 28 zeigt eine Seitenschnittansicht von einer Teilung.
Fig. 29 zeigt eine Schnittansicht eines Vergleichsausführungsbeispiels einer Kartusche.
Fig. 30 zeigt eine Schnittansicht von einem anderen Vergleichsausführungsbeispiel einer Kartusche.
Fig. 31 zeigt eine Schnittansicht von einer Kartusche, wobei die Oberfläche der Teilung gezeigt wird.
Fig. 32 zeigt eine Schnittansicht von einem Vergleichsausführungsbeispiel einer Teilung.
Fig. 33 zeigt eine Ansicht eines vertikal positionierten Druckens.
Fig. 34 zeigt eine Schnittansicht der Austrittstintenpufferfunktion einer zusammendrückbaren Tintenabsorbiereinrichtung.
Fig. 35 zeigt eine Schnittansicht der Verteilung der Zusammendrückbarkeit einer Tintenabsorbierteinrichtung.
Fig. 36 zeigt eine Schnittansicht der Verteilung der Zusammendrückbarkeit einer anderen Tintenabsorbiereinrichtung.
Fig. 37 zeigt eine Schnittansicht der Verteilung der Zusammendrückbarkeit bei einer anderen Tintenabsorbiereinrichtung.
Fig. 38 zeigt eine bildliche Darstellung der Beziehung des Gehalts und der Oberflächenspannung des oberflächenaktiven Stoffes.
Fig. 39 zeigt eine bildliche Darstellung von Fehlverhalten gegenüber der Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes.
Fig. 40 zeigt eine schematische Darstellung eines Versuches mit Fehlverhalten zwischen unterschiedlichen Farben.
Fig. 41 zeigt in schematischer Weise den Separatdruckprozeß.
Fig. 42 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Druckeraufbaus.
Fig. 43 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Mehrfachkopfes.
Fig. 44 zeigt die Darstellung einer Konzentrationsveränderung des oberflächenaktiven Stoffes.
Fig. 45 zeigt eine perspektivische Ansicht einer oberen Platte eines Mehrfachkopfes.
Fig. 46 zeigt die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes gegenüber der Nachfüllfrequenz.
Fig. 47 zeigt ein Aufzeichnungsgerät.
Fig. 48 zeigt ein anderes Aufzeichnungsgerät.
Unter nachstehender Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigen die Fig. 1 bis 6 ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, bei dem ein enger Durchtritt 8 und eine Öffnung 2 ausgebildet ist, durch die Tinte auf eine Oberfläche eines Unterdruckerzeugungsmaterial geliefert wird und die einer Teilung bzw. einer Trennwand 5 gegenübersteht, die durch eine Bodenfläche der Tintenstrahlkartusche ausgebildet ist.
Fig. 1 zeigt eine ausschnittartige schematische Ansicht eines Tintenbehälters, der teilweise aufgeschnitten ist, und Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht von Fig. 1. Wie dies gezeigt ist, hat ein Tintenstrahlkartuschenkörper oder ein Tintenbehälter 1 eine Öffnung 2, die an einer Seite positioniert ist und die mit einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf in Verbindung steht. Die Tintenstrahlkartusche weist des weiteren eine Unterdruckerzeugungskammer 4 als den ersten Behälter, der ein Unterdruckerzeugungsmaterial 3 umschließt, und einen Tintenbehälter 6 als den zweiten Behälter, der nur die Tinte umschließt, auf. Der Behälter 6 ist der Unterdruckerzeugungskammer 4 zugewandt, jedoch durch eine Teilung 5 von dieser separat vorgesehen, wobei eine Verbindung mit dieser entlang der Bodenfläche 11 besteht.
Die Umgebungsluft wird daher durch die Öffnung 2 geliefert, die als eine Durchtrittsbahn für die Luft dient. Jedoch ist es von höchster Bedeutung, daß die Tinte nur durch den Durchtritt 8 geliefert wird, so daß sie zu der Öffnung 2 entlang der Bodenfläche 11 sicher geliefert wird. Als ein Ergebnis geschieht ein Austausch der Luft mit der Tinte, die in dem Behälter 6 eingeschlossen ist, in Übereinstimmung mit der Zufuhr der Tinte.
Ein Teil des Unterdruckerzeugungsmaterials 3 ist in seinem zusammendrückbaren Bereich positioniert, der daran angepaßt ist, daß er durch eine Tintenlieferröhre 7 zusammengedrückt und verformt wird. Daher ergibt sich eine Erklärung, wie das Unterdruckerzeugungsmaterial 3 zusammengedrückt und verformt wird. Unter nachstehender Bezugnahme auf Fig. 3 wird eine austauschbare Tintenstrahlkartusche gemäß der Erfindung erläutert, in die ein Verbindungselement 7 eingeführt wird, das als eine Lieferröhre zum Liefern der Tinte in die Tintenstrahlkartusche dient, wobei somit das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät in den Betriebszustand versetzt worden ist. Außerdem kann an dem Ende des Verbindungselementes 7 ein Filter zum Herausnehmen von in der Tintenstrahlkartusche enthaltenen Staub angebracht werden.
Wenn die Tintenstrahlaufzeichnungseinrichtung mit dem Betrieb beginnt, wird die Tinte durch die Öffnung ausgespritzt, die in dem Aufzeichnungskopf vorgesehen ist, um eine Absorbierkraft in der Tintenstrahlkartusche zu erzeugen. Mittels der Absorbierkraft wird die Tinte 9 von der Tintenkammer 6 durch einen engen Durchtritt 8, der zwischen dem Rand der Teilung 5 und der Bodenfläche 11 der Tintenstrahlkartusche ausgebildet ist, in die Unterdruckerzeugungskammer 4 eingeleitet und danach durch das Unterdruckerzeugungsmaterial 3 in das Verbindungselement 7 geleitet und schließlich zu dem Aufzeichnungskopf geliefert. Durch diesen Prozeß nimmt, da sämtliche Durchtritte außer dem offen belassenen engen Durchtritt 8 fest abgedichtet sind, der Druck innerhalb der Tintenkammer 6 ab und demgemäß wird ein Druckunterschied zwischen der Tintenkammer 6 und der Unterdruckerzeugungskammer 4 erzeugt. Der Druckunterschied nimmt mit fortlaufendem Aufzeichnungsvorgang zu. Da jedoch das Unterdruckerzeugungsmaterial 4 gegenüber der Luft durch den Spalt zwischen dem Verbindungselement und der Öffnung offen ist, ist der Luft ein Eintreten in die Tintenkammer 6 durch den engen Durchtritt 8 gestattet, womit der Druckunterschied zwischen der Tintenkammer und der Kammer 4 für das Unterdruckerzeugungsmaterial beseitigt wird. Ein derartiger Vorgang wird während des Aufzeichnungsvorganges wiederholt, wobei ein Unterdruck mit einem vorbestimmten Wert ständig in der Tintenstrahlkartusche wieder hergestellt wird. Die in der Kammer 6 enthaltene Tinte wird annähernd vollständig aufgebraucht, wodurch der Wirkungsgrad des Tintenverbrauchs verbessert wird.
Andererseits tritt während des aufzeichnungsfreien Betriebs eine Kapillarkraft auf, die in den Unterdruckerzeugungsmaterial 3 selbst erzeugt wird, oder eine Meniskuskraft, die an eine r Grenzfläche zwischen der Tinte und dem Unterdruckerzeugungsmaterial erzeugt wird. Insbesondere wenn der Verbrauch der Tinte in der Kammer 6 beginnt, wird der Tintenhaltezustand innerhalb der Kammer 4 im allgemeinen konstant und die in der Tintenkammer 6 gesammelte Luft befindet sich im wesentlichen im Zustand eines verringerten Druckes. Als ein Ergebnis wird der Druckausgleich in der Kartusche außerordentlich stabilisiert, wodurch ein Austreten der Tinte aus dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf verhindert wird.
Demgemäß ist ein Aufbau, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, möglich, wenn ein geeignetes Material, das den verringerten Druck erzeugt, gemäß dem zugehörigen Tintenstrahlkopf ausgewählt wird, und wenn die Kammer 4 und die Kammer 6 so gestaltet werden, daß diese eine geeignete Beziehung in bezug auf ihre Größe haben.
Wie dies in den Fig. 19 (A) und (8) gezeigt ist, kann zum Zwecke einer mehrfarbigen Tintenstrahlaufzeichnung jede dieser mehrfarbigen Tinten, die beispielsweise schwarz, gelb, magentafarben und zyanfarben umfassen, separat in jeder austauschbaren Tintenstrahlkartusche eingeschlossen sein, wobei jede der separaten Kartuschen als ein Körper kombiniert werden kann, wie dies in Fig. 19 (A) gezeigt ist, oder eine Kartusche für die schwarze Tinte mit einer häufigen Verwendung befindet sich separat von dem anderen Gehäuse, das die restlichen Farben umfaßt, wie dies in Fig. 19 (A) gezeigt ist, oder eine Kartusche für die schwarze Tinte mit häufiger Verwendung befindet sich separat von den anderen, die die restlichen Farben umfassen, wie dies in Fig. 19 (B) gezeigt ist. Die Kombination von ihnen kann je nach Bedarf gemäß der angewendeten Aufzeichnungsvorrichtung ausgewählt werden.
Zum Zwecke der Steuerung des verringerten Druckes werden vorzugsweise im Hinblick auf den Verwendungszustand die nachstehend dargelegten Punkte optimiert, die die Auswahl, die Form und die Abmessung des Unterdruckerzeugungsmaterials 3, die Form und die Abmessung der Teilung 5, die Form und die Abmessung des engen Durchtrittes 8 zwischen der Teilung und der Bodenfläche 11, das relative Volumenverhältnis der Kammer 4 und der Tintenkammer 6, das Ausmaß des Einfügens des Verbindungselementes 7 in die Tintenstrahlkartusche, außerdem die Form und die Abmessung dieses Verbindungselementes 77 die Form, die Abmessung und den Eingriff des Filters und die Oberflächenspannung der Tinte umfassen.
Für das Material des Unterdruckerzeugungsmaterials 3 kann jedes Material verwendet werden, das ein Halten der Tinte ermöglicht, ohne durch sein Eigengewicht oder eine geringfügige Schwingung beeinträchtigt zu werden, wie beispielsweise ein baumwollartiges Material, das aus einer Faser ausgebildet wird, die in einer Netzform zu einem Gewebe zusammengestellt worden ist, oder ein poröses Material. Es sind diese Materialien vorzuziehen, die die Tinte aufbewahren können und einen verringerten Druck einstellen können, beispielsweise ein Polyurethanschaum oder ein Schwamm. Insbesondere wird vorzugsweise ein Schaummaterial verwendet, das so vorbereitet werden kann, daß es eine erwünschte Porösität zum Herstellzeitpunkt hat. Ein Schaum, der des weitere so bearbeitet wird, daß er aufgrund thermischer Druckbeaufschlagung eine verbesserte Dichte der Porösität hat, sollte einer zusätzliche Behandlung unterworfen werden, wie beispielsweise einem Waschen, um jegliche ungünstige Wirkung eines möglichen Zersetzens von Substanzen zu verhindern. Außerdem sind zum Herstellen einer austauschbaren Tintenstrahlkartusche, die die Anforderungen von verschiedenen Tintenstrahlkartuschen erfüllt, die unterschiedlichen Formen von porösem Schaum erforderlich. In diesen Fällen wird vorzugsweise ein Schaummaterial abgetrennt, das nicht dem thermischen Druckbeaufschlagen unterworfen ist und eine bestimmte Anzahl an Zellen aufweist, und dieses wird in die Kammer 4, die für das Unterdruckerzeugungsmaterial vorgesehen ist, hineingedrückt und gesichert, wobei danach seine Porösität und seine Kapillarkraft eingestellt werden.
Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel kann ein Spalt zwischen dem Verbindungselement 7 und einer Öffnung 2 zum Einleiten der Luft von außen ausgebildet werden, jedoch ist dies bei einem derartigen Aufbau nicht einschränkend zu verstehen. Ein beliebiger anderer Aufbau kann für das Verbindungselement 7 und die Öffnung 2 gewählt werden. In dem Fall des aus einem Schwamm oder aus einem beliebigen anderen porösem Material ausgebildeten Elementes 3 kann ein Ende des Verbindungselementes 7 in Bezug auf die Einfügerichtung des Verbindungselementes schräg verlaufend gestaltet sein, wie dies in den Fig. 3 (A) und (B) gezeigt ist, damit ein Spiel des Verbindungselementes zu dem Boden der Tintenstrahlkartusche verhindert wird und die Anlagefläche zwischen dem Filter des Endes des Verbindungselementes 7 und dem Unterdruckerzeugungsmaterial 3 gehalten und gesichert wird. Da ein erhöhter Betrag des Einführens des Elementes 7 wahrscheinlich bewirkt, daß der abgeschrägte Abschnitt einen Riß in dem Element 2 erzeugt, kann ein derartiger Oberflächenaufbau gewählt werden, wie er in Fig. 3 (C) gezeigt ist.
Eine unregelmäßige Fläche kann an der Außenfläche des Verbindungselementes 7 vorgesehen sein, jedoch ist diese nicht auf eine derartige Form beschränkt. Fig. 5 umfaßt verschiedene Formen für diese Fläche, wobei die Fig. 5 (A), 5 (B) und 5 (C) jeweils die Form einer Auskerbung, eines Rechtecks beziehungsweise eines Dreiecks zeigen. Die Öffnung 2 ist vorzugsweise so geformt, daß sie mit einem Spalt mit einem derartigen Maß ausgebildet ist, durch den die Öffnung nicht fest verschlossen ist. Oder an der unteren Seite der Öffnung 2, das heißt an der Bodenseite der Tintenstrahlkartusche, ist die Öffnung 2 so geformt, daß sie sich der Außenfläche des Verbindungselementes 7 nähert und an der Oberseite der Öffnung 2 offen ist.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann die Tintenstrahlkartusche der Erfindung einen einfacheren Aufbau haben, da die Öffnung 2 ebenfalls als ein Lufteinlaß dient. Das Maß des Einführens in die Tintenstrahlkartusche kann so gestaltet sein, daß dadurch jede Form des Verbindungselementes, des Druckverringerungsmaterials und der Tintenstrahlkartusche selbstberücksichtigt wird. Außerdem kann der Bereich des Druckverringerungsmaterials, der mit Druck zu beaufschlagen und zu verformen ist, definiert werden, so daß kein Tintenausströmen und keine Tintenunterbrechung während des Aufzeichnungsvorganges bewirkt wird.
Zusätzlich zu der Öffnung 2 wird ein anderer Luftdurchtritt in der Kammer 4 für das Unterdruckerzeugungsmaterial ausgebildet. Ein derartiger Aufbau bewirkt ein Vorsehen eines Bereiches des Unterdruckerzeugungsmaterials, der keine Tinte in der Nähe des Luftdurchtrittes enthält und ebenfalls eine Verbesserung der Zuverlässigkeit bei jeglichen Umgebungsveränderungen bewirkt.
Die Form oder die Abmessung des engen Durchtrittes 8 zwischen dem Rand der Teilung 5 und dem Boden der Tintenstrahlkartusche 11 ist nicht beschränkt. Wohingegen eine zu enge Breite eines beliebigen Elementes eine starke Meniskuskraft bewirken würde, die in Bezug auf die Tinte erzeugt wird, und obwohl ein Austreten von Tinte aus der Verbindungsöffnung verhindert wird, ist eine Kraft zum Zuführen der Tinte in die Kammer 4 erforderlich, und eine Tintenunterbrechung tritt wahrscheinlich während des Betriebs auf. Im Gegensatz dazu würde eine zu große Breite von jenem Element Schwierigkeiten hervorrufen, wobei daher die Höhe über dem Rand der Teilung so gestaltet sein sollte, daß sie die durchschnittliche Porösität des Unterdruckerzeugungsmaterials und vorzugsweise die Porösität in der Nähe des engen Durchtrittes überschreitet, das heißt zwischen 0,1 mm und 5 mm liegt, wobei 5 mm zum Erzielen einer besseren Stabilität vorzuziehen sind.
In Fig. 7 sind unterschiedliche Formen des engen Durchtrittes 8 gezeigt. Fig. 7 (A) zeigt eine äußerst stabile Form, die bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel angewendet wird und über die gesamte Breite der Kartusche ausgebildet ist. Die Fig. 7 (B) und 7 (C) zeigen einen engen Durchtritt, der bei einer begrenzten Breite der Kartusche ausgebildet ist, und als ein gebogener Durchtritt ausgebildet ist, der in dem Fall eines Druckers mit großer Größe wirkungsvoll ist und daher nicht stets bei einem normalen Drucker verwendet wird. Fig. 7 (D) zeigt eine Vielzahl an Durchtritten, die als Tunnel ausgebildet sind, was die Bewegung der Tinte zu der Innenfläche der Kartusche erleichtert und ein zentral ausgeführtes Einleiten der Luft vorsieht, was zu dem Luft-Flüssigkeits-Austausch beiträgt. Die Fig. 7 (E) und 7 (F) zeigen eine andere Form des Durchtrittes, wobei zusätzlich zu der Darstellung von Fig. 1 eine Nut in der Teilung 5 in der vertikalen Richtung ausgebildet ist. Demgemäß wird das den unteren Rand der Teilung erreichende Gas oder Luft wirkungsvoll in die Tintenkammer 6 über diese Nut eingeleitet, so daß der Wiederherstellwirkungsgrad der Tinte verbessert ist.
Vorzugsweise wird die Position des engen Durchtrittes 8 so bestimmt, daß die Position der Öffnung 2 berücksichtigt wird. Die in Fig. 6 (A) gezeigte Ausführung wird zum Verhindern eines Austretens der Tinte bevorzugt, da der Rand der Teilung 5 niedriger als das untere Ende der Öffnung 2 ist und sich demgemäß die in dem Material 3 gehaltene Tinte unterhalb des unteren Endes der Öffnung 2 befindet. Im Gegensatz dazu wird die in Fig. 6 (B) gezeigte Ausführung nicht bevorzugt, da sie ein Austreten der Tinte weniger wirkungsvoll verhindert, weil der Rand der Teilung 5 höher als das untere Ende der Öffnung 2 ist und demgemäß die in dem Material 3 gehaltene Tinte auch oberhalb des unteren Endes der Öffnung 2 sich befindet.
Demgemäß ist es für eine stabilisierte Wirkung der Erfindung von Vorteil, die Abmessung des engen Durchtrittes 8 so zu gestalten, daß der untere Rand der Teilung 5 sich in der gleichen Höhe wie der enge Durchtritt 2 befindet oder niedriger als dieser ist. Obwohl sie von der Form oder Abmessung der Tintenstrahlkartusche selbst abhängig ist, wird die Abmessung des engen Durchtrittes 8 in der Praxis aus einem Bereich zwischen 0,1 mm und 20 mm als maximaler Bereich gewählt. Außerdem sind für die Form der Teilung verschiedene Beispiele in den Fig. 8 (A) bis 8 (A) gezeigt, obgleich jede Form unter Berücksichtigung der Öffnung 2 gewählt wird.
Des weiteren können verschiedene Formen des Aufbaus der Grenzfläche zwischen der Teilung 5 und dem Unterdruckerzeugungsmaterial 3 entworfen werden, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist. Bei den Formen, die jeweils in den Fig. 9 (A) bis 9 (G) gezeigt sind, wird das Material 3 nicht durch den Rand der Teilung 5 zusammengedrückt, wird die Dichte des Materials 3 nicht örtlich erhöht und nimmt die Zirkulation der Tinte und der Luft relativ zu, wobei daher diese Form in dem Fall eines Aufzeichnens mit hoher Geschwindigkeit oder einer Farbaufzeichnung zu bevorzugen ist. Anstelle dessen wird bei der Form, die in den Fig. 9 (E) und 9 (F) gezeigt sind, das Material durch den Rand der Teilung 5 zusammengedrückt, und obwohl ein Widerstand gegenüber der Luftströmung aufgrund der erhöhten Dichte des Materiales 3 auftreten kann, können ein Austreten der Tinte oder ähnliche Schwierigkeiten aufgrund einer geringfügigen Änderung der Umgebungsbedingungen verhindert werden. Daher kann die Wahl der Form im Hinblick auf die Art der Aufzeichnungseinrichtung oder der Umgebungsbedingungen getroffen werden.
Das Volumenverhältnis der Kammer 4 und der Tintenkammer 6 wird bestimmt, indem die Art der Aufzeichnungseinrichtung und die Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Außerdem ist die Beziehung zu dem Unterdruckerzeugungsmaterial 3 von Bedeutung. Um den Verwendungswirkungsgrad der Tinte zu erhöhen, wird das Volumen der Tintenkammer 6 vorzugsweise erhöht, wobei das Material 3 einen ausreichend verringerten Druck erzeugt, indem es beispielsweise eine erhöhte Zusammendrückbarkeit wie ein Schwamm hat, und daher wirkungsvoll verwendet wird. Daher kann, wenn die Erhöhung der Fähigkeit in bezug auf eine Erzeugung eines verringerten Druckes des Materiales 3 in Übereinstimmung mit der Erhöhung des Volumens der Tintenkammer 6 berücksichtigt wird, das Volumenverhältnis zwischen der Kammer 4 und der Tintenkammer 6 ein Wert in dem Bereich von 1 : 1 bis 1 : 3 als optimaler Bereich für die praktische Verwendung sein.
Der Filter an dem Ende des Verbindungselementes 7, dessen Form, Abmessung und Netzwerk (Netzart) in Übereinstimmung mit der Art der Tintenstrahleinrichtung gewählt werden kann, wird vorzugsweise so ausgewählt, daß er ein kleineres Netz im Vergleich zu dem Durchmesser der Öffnung hat, um zu verhindern, daß möglicherweise Staub von der Tintenstrahlkartusche eintritt, so daß ein Verstopfen der Düse des Aufzeichnungskopfes verhindert wird.
Die Einfüllmenge der Tinte in die Tintenstrahlkartusche ist nicht beschränkt, solange sie in dem Bereich des Fassungsvermögens der Tintenstrahlkartusche ist. Um den anfänglichen verringerten Druck aufrechtzuerhalten, der in der Kartusche selbst nach entfernter Herstelldichtung gehalten wird, ist es, obwohl die Tintenkammer bis zu ihrem Gesamtvolumen gefüllt werden kann, es eher vorzuziehen, die Einfüllmenge der Tinte in die Unterdruckerzeugungskammer in einem Bereich einzustellen, der den Grenzwert des Tintenhaltevermögens des Unterdruckerzeugungsmaterials 3 nicht überschreitet. Ein derartiges Haltevermögen bezieht sich auf das Vermögen des Unterdruckerzeugungsmaterials 3, das die Tinte nur halten kann, wenn es die Tinte angesaugt hat.
Bei einer Tintenstrahlkartusche mit einer fest abgedichteten Tintenkammer 6 wird im Ansprechen auf die Änderungen der äußeren Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise ein Temperaturanstieg oder ein Umgebungsdruckabfall insbesondere aufgrund der Ausdehnung der Luft in der Tintenkammer (mitunter aufgrund der Ausdehnung der Tinte), die in der Kammer verbleibende Tinte wahrscheinlicher heraus gedrückt, so daß ein Austreten der Tinte bewirkt wird. Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist es vorzuziehen, den Betrag der Luftausdehnung, der in der Kammer 6 bei schlechtestmöglichsten Umgebungsbedingungen bewirkt werden würde, zuvor zu ermitteln, und vorher eine Möglichkeit zu schaffen, daß die Kammer 4 die überschüssige Menge an Tinte aufnimmt, die aus der Kammer 6 heraus bewegt werden könnte.
Aus dem vorstehend erwähnten Grund ist ein anderer Luftauslaß 10 zusätzlich zu der Öffnung 2 in der Kammer 4 ausgebildet, wie dies in den Fig. 10 (C) und 10 (D) gezeigt ist, und daher wird ermöglicht, daß die aufgrund der in der Tintenkammer ausgedehnten Luft in die Kammer 3 bewegten Tinte zu der Seite der Umgebungsluft geleitet wird. Der Luftauslaß 10 kann höher als die Öffnung 2 der Kammer 4 positioniert sein, wobei vorzuziehen ist, daß er außerdem von der Öffnung 3 entfernt ist, um die Tintenströmung zu halten, die in dem Material 3 zum Zeitpunkt der Veränderungen der Umgebungsbedingungen auftritt, und separat beabstandet von der Verbindungsöffnung 2 ist. Die Anzahl und die Form der Öffnung 10 kann beliebig sein, jedoch sollte das Verdampfen der Tinte berücksichtigt werden.
Wenn die Tintenstrahlkartusche lediglich transportiert wird, sind die Öffnung 2 und / oder der Luftauslaß 10 durch Dichtungsmateralien zum Schutz vor einer Verdampfung der Tinte oder einer Ausdehnung der Luft in der Tintenstrahlkartusche abgedichtet. Derartige Abdichtmaterialien können Sperrmaterialien sein, wie beispielsweise ein Sperrmaterial in einer Lage oder ein zusammengesetztes Sperrmaterial, das ein zusammengesetztes Material aus mehrlagigen Kunststoffilmen ist, oder aus derartigen Kunststoffilmen zusammen mit Papier oder einem Textilerzeugnis als eine Verstärkung oder mit einer Aluminiumfolie vorgesehen ist. Das gleiche Material wie jenes der Tintenstrahlkartusche kann für die Haftlage aus dem Sperrmaterial gewählt werden und zum Verbessern des Abdichtvermögens thermisch geschmolzen werden.
Zum Verhindern des Verdampfens der Tinte aus der Tintenstrahlkartusche oder zum Verhindern des Einströmens von Luft in die Tintenstrahlkartusche ist ein Abdichten der Tintenstrahlkartusche nach dem Entfernen der Luft aus dem Verpackungsmaterial wirkungsvoll. Das Verpackungsmaterial kann ebenfalls aus dem gleichen Material wie jenes des Sperrmaterials unter Berücksichtigung der Gaseindringrate und der Lufteindringrate ausgewählt werden. Als eine Folge wird der Transport einer einzelnen Tintenstrahlkartusche mit höchster Zuverlässigkeit ohne Begleiterscheinungen, wie ein Austreten von Tinte und ähnlichen Schwierigkeiten, ausgeführt.
Das Material für die Tintenstrahlkartusche selbst kann ein beliebiges herkömmliches Material sein, jedoch sollte es aus jenen Materialien ausgewählt werden, die die Tinte nicht beeinträchtigen oder derart behandelt sind, daß die Tinte zur Verwendung in der Tintenstrahlkartusche beeinträchtigt wird, wobei außerdem die Produktivität der Tintenstrahlkartuschen in Betracht gezogen werden wird. Beispielsweise wird die Tintenstrahlkartusche in das Bodenteil 11 und das darüber befindliche obere Teil getrennt, wobei jedes dieser Teile aus synthetischen Harz separat geformt wird, das Unterdruckerzeugungsmaterial eingefüllt wird und danach das Bodenteil und der obere Teil verschmolzen werden, um aneinander gesichert zu sein, womit eine Tintenstrahlkartusche hergestellt ist. Durch ein Auswählen eines transparenten oder lichtdurchlässigen Materials als das synthetische Harz zum Ermöglichen eines optischen Überprüfens der Tinte innerhalb der Tintenkammer wird der Zeitpunkt für ein Austauschen der Kartusche durch die optische Überprüfung ohne weiteres bestimmt. Um die Verschmelzungsaushärtung des Abdichtmaterials zu erleichtern, kann ein vertiefter Abschnitt vorgesehen sein. Des weiteren kann ein Verhindern einer Faltenbildung oder dergleichen an der Außenfläche der Tintenstrahlkartusche bei der Gestaltungsausführung bevorzugt werden.
Ein Verfahren zum Aufbringen entweder eines erhöhten oder eines verringerten Druckes kann zum Einfüllen der Tinte angewendet werden. Es kann ebenfalls ein Vorsehen eines Tinteneinfülleinlasses für entweder die Kammer oder die Tintenkammer der Tintenstrahlkartusche außerdem bevorzugt werden, da die andere Tintenstrahlkartusche nicht verschmutzt werden würde. Nachdem die Tinte eingefüllt worden ist, kann der Einfülleinlaß mit einem Kunststoffmaterial oder einem metallischen Material abgedichtet werden.
Die austauschbare Tintenstrahlkartusche der Erfindung kann einen beliebigen Aufbau und eine beliebige Konstruktion und verschiedene Varianten haben, die innerhalb des Umfanges der Erfindung frei gewählt werden. Wie dies vorstehend erörtert worden ist, schafft die Erfindung eine austauschbare Tintenstrahlkartusche, die beim Vorsehen einer höheren Zuverlässigkeit bei einem Einzeltransport verbessert ist, einen einfachen Aufbau hat und in Bezug auf die verbleibende Tintenflüssigkeit überprüft werden kann.
Der geeignete verringerte Druck wird über die gesamte Zeitspanne aufrechterhalten, die vom Beginn der Verwendung bis zu dem letzten Zeitpunkt der Verwendung reicht, um einem Aufzeichnen mit hoher Geschwindigkeit und einer austauschbaren Tintenstrahlkartusche zu entsprechen, die kein Austreten von Tinte selbst bei beliebigen Umgebungsbedingungen aufweist. Des weiteren hat die Kartusche eine verbesserte Handhabungseinrichtung, ohne daß ein Austreten von Tinte selbst beim Austausch und kein fehlerhafter Vorgang bei dem Einsetzen in das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät auftritt.
Für eine weitere Verbesserung der Stabilisierung der wiedergegebenen Endpunktformen, die durch die Erfindung vorgesehen werden, wird die Wirkung eines oberflächenaktiven Stoffes angewendet.
Die Messung der kritischen Mizellkonzentration (die nachstehend als "c.m.c." abgekürzt ist), wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 38 erörtert. Beim Bestimmen der c.m.c. wurde eine Reihe von Tintenproben vorbereitet, die die gleiche Zusammensetzung enthalten, jedoch jeweils einen oberflächenaktiven Stoff (s.a.a.) enthalten, der eine jeweils unterschiedliche Konzentration hat, wobei jede Probe in Bezug auf die Oberflächenspannung unter Verwendung eines Oberflächenspannunsmeßgerätes gemessen wurde, das von der Kyowa kaimen Kagaku Kabushiki Kaisha unter dem Handelsnamen "Oberflächenspannungsmesser CBVP-A3" hergestellt worden ist. Somit wurde die c.m.c. durch den gesättigten Wert, das heißt den minimalen Konzentrationswert, bei dem die allmählich zunehmende Konzentration des s.a.a. eine weitere Abnahme der Oberflächenspannung nicht gestattet, definiert. Außerdem wurde die gleiche Messung in Wasser ausgeführt und der Wert für c.m.c. in Wasser wurde ebenfalls erhalten.
Das Ergebnis ist in Fig. 38 gezeigt. Wie dies hierbei gezeigt ist, wurde ein bestimmtes Maß eines Unterschiedes zwischen dem Wert c.m.c., der im Wasser gemessen wurde, und dem Wert c.m.c., der in der Tintenzusammensetzung gemessen wurde, herausgefunden. Es wird angenommen, daß die Ursache eines derartigen Unterschiedes in dem nachstehend beschriebenen Mechanismus zu suchen ist.
Im allgemeinen wird ein Farbentwicklungsmittel, wie beispielsweise ein Farbstoff oder Pigment, der Tinte hinzugefügt und verschiedene Zusatzmaterialien werden ebenfalls zum Zweck der Erhöhung der Haltefähigkeit und der Verhinderung eines Haftverhaltens hinzugefügt. Der Hauptanteil dieser Materialien diffundiert in der Lösung und ist mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit im Zustand des Übergangs in die gasförmige Phase oder im Zustand des Übergangs in die flüssige Phase vorhanden. Aus diesem Grund ist der Übergang zwischen flüssig- gasförmig und flüssig-fest bei der Tintenzusammensetzung in diesem Zustand von jenem im Wasser unterschiedlich und es ergibt sich ein Zustand, in dem der Farbentwickler oder die Zusatzmaterialien bei einem derartigen Übergang verteilt werden. In dem Wasser ist es möglich, daß bei einer geringeren Konzentration im Vergleich zu derjenigen der Tintenzusammensetzung die Konzentration die c.m.c. erreicht. Andererseits wird in der Tintenzusammensetzung im Verlauf der Ausrichtung des oberflächenaktiven Stoffes an der Grenzfläche bzw. Übergangsfläche der oberflächenaktive Stoff ebenfalls an der Oberfläche des Farbstoffes und der Materialien, die an der Grenzfläche oder dem von dem wasserunterschiedlichen Zustand vorhanden sind, ausgerichtet, und daher nimmt die Oberflächenspannung kontinuierlich ab. Außerdem wird das oberflächenaktive Mittel durch einen Farbstoff oder die Zusatzmaterialien, die in der Lösung vorhanden sind, teilweise absorbiert und aufgebraucht.
Wie dies vorstehend erörtert ist, wird der oberflächenaktive Stoff aufgebraucht, um die Ungleichförmigkeit der Grenzfläche aufgrund des Vorhandenseins des Farbentwicklungsmittels oder der Zusatzmaterialien zu beseitigen und aus diesem Grund wird angenommen, daß die c.m.c. in der Zusammensetzung bzw. in dem Gemisch die c.m.c. in dem Wasser überschreiten wird.
Andererseits wird die außerordentlich verringerte Oberflächenspannung in dem Fall der geringeren Konzentration ebenfalls als das gleiche Phänomen wie im Wasser bewirkt. Als Grund dafür wird der Fall angenommen, daß der hinzugefügte oberflächenaktive Stoff in der Lösung aufgelöst wird und sich an dem Farbentwicklungsmittel ausrichtet, wobei sich der oberflächenaktive Stoff alternativen dem Farbentwickler oder den Zusatzmaterialien, die an der Oberfläche vorhanden sind, ausrichten wird und verbraucht wird. Jedoch ist deutlich aufgezeigt, daß der oberflächenaktive Stoff beim Gas- Flüssigkeits-Übergang ausgerichtet ist und in zufriedenstellender Weise seine Funktion des Senkens der Oberflächenspannung erfüllt. Somit ist bewiesen, daß die verringerte Oberflächenspannung, die bei dem Fall der Tintenzusammensetzung mit geringerer Konzentration an einem oberflächenaktiven Stoff herausgefunden wurde, auf den gleichen Mechanismus zurückgeführt wird, wie dies im Wasser vorgefunden wurde.
Innerhalb des Bereiches, in dem die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes die c.m.c. überschreitet, wird die Rate der Abnahme der Oberflächenspannung verzögert. Es wird angenommen, daß ein derartiges Phänomen den Zustand zeigt, bei dem der oberflächenaktive Stoff in ausreichender Weise an dem Gas-Flüssigkeits-Übergang ausgerichtet ist, und daher ist die Oberflächenspannung bereits im allgemeinen auf den annähernd niedrigsten Grenzwert gesunken. Das Verhalten der Oberflächenspannung in diesem Bereich von dem Krümmungswendepunkt zu der Stelle, bei der der oberflächenaktive Stoff, der bereits zu einer Ausrichtung an der Oberfläche nicht mehr in der Lage ist, ist zwangsläufig an der Oberfläche des Farbentwicklers und der Zusatzmaterialien ausgerichtet, und ist andererseits ebenfalls an dem Farbentwickler und den Zusatzmaterialien ausgerichtet, womit die Ungleichmäßigkeit des Oberflächenzustandes beseitigt ist. Auf der Grundlage eines derartigen Prozesses wird angenommen, daß die Oberflächenspannung allmählich abnimmt, nachdem sie diesen Krümmungswendepunkt passiert hat.
Aufgrund der vorstehend dargelegten Erörterung wurde geschlußfolgert daß mit einem oberflächenaktiven Stoff, der der Tinte in einer ausreichenden Menge zum Erhöhen der osmotischen Fähigkeit beigemengt wird, eine zufriedenstellende osmotische Fähigkeit erzielt werden kann.
Nachstehend ist in Fig. 39 gezeigt, wie die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes die Druckqualität beeinträchtigt. Dabei ist insbesondere das "Grenzflächenzerlaufen" gezeigt, das die größten Beeinträchtigungen in bezug auf die Druckqualität vorsehen kann. Wie dies vorstehend erörtert ist, wird, wenn der oberflächenaktive Stoff mit einer Konzentration, die höher als die c.m.c. in Wasser ist, an der Oberfläche der Tinte vorhanden ist, angenommen, daß der an der Grenzfläche vorhandene oberflächenaktive Stoff ausgerichtet wird. Daher wird zum Verhindern des Zerlauf-Fehlverhaltens bei einer Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes, die größer als die c.m.c. (W) in Fig. 39 ist, eine ausreichende Wirkung erzielt.
Mit der Konzentration nimmt demgemäß der in Gewichtsprozent angegebene Wert des oberflächenaktiven Stoffes relativ zu der Tinte zu, wobei, wie dies ersichtlich ist, die Viskosität der Tinte allmählich abnimmt. Dies ist insbesondere dann bemerkenswert, wenn die c.m.c. (i) der Tinte überschritten wird. Dies bestätigt ebenfalls das Phänomen, das vorstehend bei der Beschreibung des Hintergrundes der Erfindung erörtert ist und über die den Wert von c.m.c. (i) der Tinte beobachtet worden ist. Wie dies erörtert worden ist, würde die Viskosität der Tinte, die durch die c.m.c. (i) überschreitende Konzentration zunimmt, eine Verschlechterung des Zustandes der ausgespritzten Tinte bewirken und weitgehend die Qualität von aufgezeichneten Bildern und das Wiederherstellen bei der Tintenstrahlkartusche beeinträchtigen.
Bei der in Fig. 38 gezeigten Kurve der Konzentration gegenüber der Oberflächenspannung wurde herausgefunden, daß die Stelle, an der die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes den Wert von c.m.c. der Tinte erreicht, die Stelle bei 3,2 Gewichtsprozent und 0,028 N/m (28 dyn/cm) ist, und eine andere Stelle, bei der die Konzentration die c.m.c. (w) des Wassers mit dem gleichen oberflächenaktiven Stoff, der dem Wasser zugefügt wurde, erreicht, die Stelle bei 0,7 Gewichtsprozent und 0,15 N/m (15 dyn/cm) ist. Danach wurde die Stelle E, bei der die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes 1 Gewichtsprozent beträgt, ausgewählt, bei der die Stellen C1 und C2, die jeweils der Tinte A und B entsprechen, jeweils eine Oberflächenspannung aufzeigen, die größer als 0,03 N/m (30 dyn/cm) ist und die gleiche Konzentration hat. Wie dies aus Fig. 38 verständlich ist, ist die Gesamtkonzentration in einem Bereich, der geringer als die c.m.c. für die Tinte plus die c.m.c. für das Wasser ist. Demgemäß sollte ein farbig aufgezeichnetes Bild unter Verwendung von nur der Tinte A und B bei einer jeweils C1 und C2 entsprechenden Konzentration ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sein.
Da die Stelle D durch die Tinte A bei der Konzentration F benachbart zu der c.m.c. (i) der Tinte ist, kann die Eigenschaft nach dem Tintenausspritzen bei einer Aufzeichnungsumgebung verändert werden, die durch eine gesteuerte Wärmeeinrichtung bei 200ºC gebildet wird, und ein Aufzeichnungsvermögen des Aufzeichnungsmediums kann bei dem Wert erzielt werden, der über der c.m.c. (i) der Tinte liegt.
Ausführungsbeispiele der Tinte bei der Verwendung für ein Tintenstrahlaufzeichnen sind nachstehend beschrieben.

Ausführungsbeispiel 1

Die Maßeinheit ist Gewichtsprozent, wenn dies nicht anderweitig angegeben ist.
Es wurden vier Tinten, die mit der vorstehend erwähnten Dosierung gemischt wurden, die jeweils zwei Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt wurden und unter Verwendung eines mit Löchern einer Größe von 0,22 um versehenen Filters, der von der Sumitomo Denki Kogyo, mit dem Handelsnamen Fluoro Pore Filter hergestellt wird, gefiltert und getestet. Das nach dem Drucken mit der vorstehend erwähnten Tinte erzeugte Zerlaufen und die zulässige Abweichung gegenüber der Zeit des verwendungsfreien Zustandes wurden ausgewertet.
Die bei dem Ausführungsbeispiel 1 verwendete Tinte hatte die Zusammensetzung, die durch die Erfindung gekennzeichnet ist: die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes betrug nicht weniger als die c.m.c. in gereinigtem Wasser und überschritt die c.m.c. in der Tinte nicht. Jede Vergleichstinte wurde zur Veranschaulichung der Wirkung der Erfindung verwendet, wobei die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes geringer als die c.m.c. in gereinigtem Wasser für das Vergleichsbeispiel 1 und weniger als die c.m.c. in der vorstehend erwähnten Tintenzusammensetzung für das Vergleichsbeispiel 2 betrug.
Die Tinte wurde in Bezug auf ein Grenzflächenzerlaufen, die mögliche Zeitspanne, in der sie ungenutzt belassen bleibt, und der gleichen ausgewertet. In Bezug auf die Druckqualität wurde ein Kopierpapier NP-Trockenpapier von Canon verwendet. Als Drucker wurde ein Farbtintenstrahldrucker mit dem Handelsnamen Canon BJC-820J verwendet, bei dem die Tinte mittels thermischer Blasenbildung ausgespritzt wird.
1) Punktform
Unter Verwendung der vorstehend erwähnten Tinte wurden 300 Punkte so gedruckt, daß sie nicht miteinander in Kontakt standen, und nach einem 24 Stunden lang andauernden Trocknen bei Raumtemperatur wurden diese durch ein Mikroskop in Bezug auf die Anzahl der Punkte mit inkorrekter Form untersucht, und Unregelmäßigkeiten wurden in Prozent gemäß dem nachstehend erwähnten Standard gezählt:
Kreisförmiges Symbol: Weniger als 10%
Dreieckiges Symbol: 11-50%:
Kreuzsymbol: 51% oder mehr.
2) Wiederherstellvermögen, das durch die Zeitspanne des unbenutzt belassenen Zustandes ausgewertet wurde
Beim Drucken in der Praxis werden nicht immer sämtliche Düsen verwendet, sondern mitunter werden einige von ihnen eine lange Zeitspanne während des Druckens unbenutzt belassen. Von den Endstücken von derartigen ungenutzten Düsen neigt ein Verdampfen des Tintenlösungsmittels oder eine Zunahme der Viskosität dazu, daß ein Verstopfen des Endstücks durch die Tinte bewirkt wird, deren Lösungsmittel aufgrund der Verdampfung verschwunden ist, was ein fehlerhaftes Drucken hervorrufen kann. Obwohl es im allgemeinen schwierig ist, die Zeitspanne zu bestimmen, wie lange ein derartiges fehlerhaftes Drucken erzeugt werden würde, ist es häufig in hohem Maße von der Umgebung und der in dem Falle des gleichen Kopfes verwendeten Tinte abhängig. Folglich würde die Tinte, die in hohem Maße viskose und nicht verdampfende Bestandteile enthält, schnell viskos werden und es würde bewirkt werden, daß diese Tinte kaum ausgespritzt wird. Daher sollten die hochviskosen Bestandteile in der Tinte in einer Menge vorhanden sein, die so gering wie möglich ist.
Im allgemeinen wird zum Verhindern des vorstehend erwähnten fehlerhaften Druckens für alle Düsen oder unbenutzten Düsen ein Einspritzvorgang bei einer konstanten Abstimmung für ihre Wiederherstellung ausgeführt. Eine häufige Wiederholung eines derartigen Wiederherstellvorganges wird eine Verzögerung des Druckens und eine Zunahme des Tintenverbrauchs bewirken und sollte unterbleiben. Daher ist es erforderlich, zu bestimmen, wie lange die Zeitspanne eines derartigen Vorganges sein sollte, wobei die Kombination der Tinte mit dem in der Praxis verwendeten Kopf berücksichtigt werden sollte.
Aus dem vorstehend genannten Grund wird die jeweilige Tinte in die Kartusche eingefüllt. Das erste Drucken wird mit sämtlichen Düsen ausgeführt und danach geschieht eine Unterbrechung des Druckens eine vorbestimmte Zeitspanne lang mit unbedeckt belassenen Düsen, woraufhin ein erneutes Starten des Druckens ausgeführt wird. Die maximale Zeitspanne, während der kein optisch erkennbares fehlerhaftes Drucken auftrat, wurde als die Zeitspanne für die Auswertung der Zeitdauer verwendet, nach der ein Wiederherstellvorgang erforderlich wird. Die Auswertung wurde in Übereinstimmung mit dem nachstehend beschriebenen Standard ausgeführt und das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt:
Kreisförmiges Symbol: mehr als 60 Sekunden
Dreieckiges Symbol: zwischen 30 und 60 Sekunden und
Kreuzsymbol: weniger als 30 Sekunden
3) Zerlaufen zwischen unterschiedlichen Farben
Eine Farbprobe, bei der die benachbarten unterschiedlichen Farben derart vorhanden waren, wie dies in Fig. 40 gezeigt ist, wurde durch ein einzelnes Abtasten zum Drucken der Fläche A gedruckt und ein Zerlaufen wurde zwischen zwei Farben beobachtet, die jeweils aus den nachstehend beschriebenen Gruppen ausgewählt wurden, die übereinander gedruckt wurden, und die sich ergebenden Farben waren rot, blau und grün. Die Farben wurden derart ausgewählt, daß eine Farbe aus der Gruppe ausgewählt wurde, die schwarz, zyanfarben, magentafarben und gelb umfaßt, und die andere Farbe aus einer Gruppe ausgewählt wurde, die zyanfarben, magentafarben und gelb umfaßt.
Die Auswertung ergab:
Kreisförmiges Symbol: Es wurde kein Zerlaufen zwischen sämtlichen Farben beobachtet
Dreieckiges Symbol: Es wurde ein Zerlaufen an der Grenze jeweils zwischen rot, grün und blau beobachtet, wenn die Tinte in ausreichender Menge vorhanden war, und
Kreuzsymbol: Ein Zerlaufen wurde bei fast allen Grenzen beobachtet.
d) Gleichmäßigkeit beim Drucken auf der Oberfläche
Bei einer Konzentration von 100% der Tintenauftreffmenge wurde der auf der Oberfläche gedruckte Abschnitt in Bezug auf die Farbgleichmäßigkeit untersucht.
Kreisförmiges Symbol: Gleichförmig und gleichmäßig
Dreieckiges Symbol: Farbungleichmäßigkeit in den Bereichen des Papiers mit dichter Faser bemerkbar und
Kreuzsymbol: Farbungleichmäßigkeit auf der gesamten Fläche.
Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Die Tabelle 1 zeigt, daß eine bemerkenswerte Wirkung einer Verhinderung des Zerlaufens aufgrund der erhöhten Osmosität bei dem Ausführungsbeispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 2 herausgefunden wurde, die jeweils einen oberflächenaktiven Stoff in einer Menge enthielten, die die c.m.c. in gereinigtem Wasser überschritt. Jedoch wurde ein etwas geringfügigeres Zerlaufphänomen und eine geringfügig verbesserte Gleichmäßigkeit bei dem sich ergebenden Druckerzeugnis bei einer Verwendung der Tinte des Vergleichsbeispiel 2 γegenüber derjenigen von Ausführungsbeispiel 1 herausgefunden. Jedoch ergab die Gesamtauswertung gleiche Ergebnisse für beide, da, was das schrittweise Zerlaufen und die Gleichmäßigkeit betrifft, das Ausführungsbeispiel 1 und das Vergleichsbeispiel 2 γegenüber dem Vergleichsbeispiel 2 eine Verbesserung darstellen, wobei nur ein geringfügiger Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel bestand, und die bei dem Ausführungsbeispiel 1 aufgetretende Größe eine Größe ist, die bei der praktischen Verwendung nicht problematisch ist.
Was die Form der einzelnen Punkte in dem Fall des Vergleichsbeispiels 2 betrifft, bei dem beim Ausspritzen der Haupttropfen Nebentropfen (Satellitentropfen) erzeugt wurden, so nahm die Anzahl der Fehler im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel 1 zu.

Ausführungsbeispiel 2

Die Tinte bei diesem Ausführungsbeispiel 2 und den folgenden war jene Tinte, die einen oberflächenaktiven Stoff in der nachstehend erörterten Weise enthielt, das heißt es wurde ein oberflächenaktiver Stoff verwendet, dessen Gehalt sehr nahe bei der c.m.c. der Tinte lag, wobei die Tinte durch ein Verdampfen des Lösungsmittels oder des Wassers während des Fliegens der Tinte oder dem Prozeß des Festwerdens sich verdichtete, wobei demgemäß die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes in der Tinte die c.m.c. in der Tinte überschritt. Dadurch war von Vorteil, daß die noch in dem Kopf gehaltene Tinte als eine Tinte gehandhabt werden konnte, die den oberflächenaktiven Stoff in einer die c.m.c. in der Tinte nicht überschreitenden Menge enthielt. Des weiteren wurde bei dem osmotischen Schritt der Tinte die Konzentration derart, daß die c.m.c. in der Tinte überschritten wurde, wobei das Fehlverhalten des Zerlaufens oder dergleichen verhindert wurde, so daß die Punktqualität verbessert wurde.
Nachstehend wird das Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 44 beschrieben, in der bildlich dargestellt ist, wie die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes sich verändert.
Zunächst wird durch ein Verdampfen des Wassers die Temperatur in dem Kopf geregelt und auf eine vorbestimmte Temperatur angehoben. Tinte wird mit einer Konzentration von Ci in Fig. 44 ausgespritzt und kondensiert bis Ck, bis die Tinte die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums erreicht hat, und kondensiert dann weiter auf dem Medium aufgrund des Verdampfens von Wasser, bis sie schließlich die kritische Mizellkonzentration Cc.m.c. erreicht. In diesem Augenblick erreicht die Oberflächenspannung der Tinte ihren Minimalwert und die Adsorptionsgeschwindigkeit erreicht den Maximalwert. Wenn die Endkonzentration Ce erreicht worden ist, ist die Adsorption von Tintentropfen in das Medium beendet.
Fig. 46 zeigt das Spritzverhalten des Kopfes. Wie dies in Fig. 46 herausgefunden wurde, bewirkt bei einer Zunahme der Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes die Abnahme der Oberflächenspannung und die Erhöhung der Viskosität ein schnelles Absinken der Nachfüllfrequenz. Auch bei der Konzentration Cc.m.c. wird eine Abnahme der Nachfüllfrequenz aufgrund der erhöhten Viskosität beobachtet, wenn die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes zunimmt.
Vierfarbige Tinten, die durch die vorstehend erwähnte Dosierung gemischt werden, wurden jeweils zwei Stunden bei Raumtemperatur gerührt, unter Verwendung des Filters mit dem Handelsnamen Fluoro Pore Filter von der Sumitomo Dnki Kogyo K. K. gefiltert und überprüft. Es wurden das Zerlaufen und die Druckqualität auf dem bedruckten Erzeugnis unter Verwendung der vorstehend erwähnten Tinte ausgewertet, indem die Antriebsfrequenz für den Kopf verändert wurde. Anders als beim Nachfüllversuch wurde das Erzeugnis mit dem vorstehend erwähnten Standard ausgewertet.
Nachfülleigenschaft
Das Nachfüllen von Tinte für die Düse beim Drucken wurde auf der Grundlage des Druckzustandes bestimmt.
Kreisförmiges Symbol: ein Drucken auf einer 100% breiteren Fläche ist ohne Schwierigkeiten möglich.
Dreieckiges Symbol: zwischen 30 und 60 Sekunden und
Kreuzsymbol: weniger als 30 Sekunden
Des weiteren wurde ein anderes Vergleichsbeispiel 3 hinzugefügt, bei dem die Konzentration an einem oberflächenaktiven Mittel die c.m.c. in der Tinte überschritt. Die Tabelle 2 zeigt das Ergebnis.
Wie dies aus Tabelle 2 ersichtlich ist, geschah das Nachfüllen nicht innerhalb einer Zeitspanne von oberhalb 5,5 kHz beim Vergleichsbeispiel 3. Im Gegensatz dazu war das Nachfüllen sogar bei 6,0 kHz in dem Fall des Ausführungsbeispiels 2 möglich. Was das Zerlaufen betrifft, so wurde kein auffälliger Unterschied sowohl bei dem Vergleichsbeispiel 2 als auch beim Ausführungsbeispiel 3 mit ausreichender osmotischer Geschwindigkeit herausgefunden.
In dem Fall der Zusammensetzung von Ausführungsbeispiel 2 ist die c.m.c. in der Tinte von dem angewendeten oberflächenaktiven Stoff gering und die Veränderung im Verlauf von unten nach oben von der c.m.c. in der Tinte wurde als außerordentlich bemerkenswert befunden. Daher ist es möglich, daß die Umkehr von unten nach oben von der c.m.c. in der Tinte innerhalb der Zeitspanne bis zum Erreichen der Mediumsoberfläche und nur durch ein Verdampfen des Wassergehaltes von der Oberfläche geschehen kann, und daher ist vorteilhafterweise keinerlei zusätzliches Lösungsmittel erforderlich.
Auch in dem Fall des Ausführungsbeispiels 3 wird zum Erhöhen der Verdampfung des Wassergehaltes und des Lösungsmittels mit einem niedrigen Siedepunkt die Temperatur geregelt und in dem Kopf angehoben. Das Verdampfen des Wassergehaltes geht in der gleichen Weise wie bei Ausführungsbeispiel 2 vonstatten, jedoch ist die c.m.c. des hierbei angewendeten oberflächenaktiven Stoffes höher. In diesem Fall ist es nicht mehr möglich, die Umkehr von unten nach oben von der c.m.c. in der Tinte innerhalb der Zeitspanne zum Erreichen der Oberfläche des Mediums und durch ein Verdampfen des Wassergehaltes von der Oberfläche vollständig zu erreichen. Aus diesem Grund wird Isopropylalkohol, das einen niedrigen Siedepunkt hat, zum Beschleunigen der Kondensation hinzugefügt.
Anders ausgedrückt befinden sich zum Zeitpunkt des Erreichens der Oberfläche des Mediums aufgrund sowohl des Verdampfens von Wasser und des Niedrigtemperaturlösungsmittels als auch der schnellen Veränderung des Oberflächenzustandes aufgrund des Ausspritzens und Eintreffens der Tropfen die Tintentropfen zum Zeitpunkt ihres Auftreffens an der Oberfläche in einem unstabilen Zustand der Lösung, so daß das System aus dem oberflächenaktiven Stoff und Wasser, das im Inneren und an der Grenzfläche vorhanden ist, den Gleichgewichtszustand noch nicht erreicht hat. Daher wird angenommen, daß eine derartige Tinte kein osmotisches Verhalten hat, das eine Tinte ursprünglich haben sollte. Beginnend von einem derartigen flüchtigen Zustand setzt das Lösungsmittel mit dem niedrigen Siedepunkt das Verdampfen aus der Tinte fort und die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes nimmt zu. Nach dem Auftreffen auf dem Medium erreicht die Tinte einen Wert oberhalb der c.m.c. und ihr osmotisches Verhalten nimmt zu.
Außerdem wird angenommen, daß parallel zu dem vorstehend beschriebenen Ablauf ein anderes Phänomen dahingehend bewirkt wird, daß ein Lösungsmittel mit einer geringen Oberflächenspannung und einer geringen Viskosität durch das Druckmedium absorbiert wird und die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes auf dem Medium zunimmt. Durch ein Anwenden eines derartigen Verhaltens kann eine größere Konzentrationsveränderung erzielt werden. Das Vergleichsbeispiel 5 ist der Fall, bei dem kein Lösungsmittel mit einem geringen Siedepunkt hinzugefügt worden ist.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist es durch ein Hinzufügen eines Lösungsmittels mit einem niedrigen Siedepunkt, mit niedriger Viskosität und einer guten Affinität gegenüber Papier und durch ein Ermöglichen eines Verdampfens eines Teils des Lösungsmittels und eines Absorbierens durch das Papier demgemäß durch ein Erhöhen der Konzentration der Tinte auf dem Papier möglich, die gleiche Wirkung wie bei Ausführungsbeispiel 2 vorzusehen.
Außerdem gibt es einige Lösungsmittel, die sich wie oberflächenaktiven Stoffe verhalten können, die Viskosität erhöhen können und die Oberflächenspannung senken können. Diese Lösungsmittel sind nicht zu bevorzugen, da diese das Verhalten der Tinte in dem Kopf beeinträchtigen. Am ehesten sind Lösungsmittel zu bevorzugen, die die Viskosität nur in einem gewissen Maß erhöhen und die Oberflächenspannung nur in einem gewissen Maß senken.
Die Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 2 gezeigt Tabelle 2
Die Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der Versuche in Bezug auf das Zerlaufen und die Nachfüllfrequenz in ähnlicher Weise wie bei Ausführungsbeispiel 2. Um die Wirkung der Ausführungsbeispiele hervorzuheben, ist auch das Vergleichsbeispiel 4 aufgeführt, bei dem ein oberflächenaktiver Stoff oberhalb des Wertes der c.m.c. hinzugefügt wurde. Wie dies im Vergleichsbeispiel 4 gezeigt ist, geschieht das Nachfüllen nicht mit einer Frequenz von 5 kHz, während die Nachfülleigenschaft bei Ausführungsbeispiel 3 sogar bei 6,0 kHz gut ist.
Des weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Tintenkartusche, die mit der Tinte der Erfindung gefüllt sind, in den Fig. 11 bis 37 beschrieben.
Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht eines Tintenbehälters, der einen Körper aufweist, der ein kleinere Teilung 61 und eine Teilung 5 umfaßt. Ein Absorbierelement 3 als ein Unterdruckerzeugungselement ist in einem Abschnitt mit einer Öffnung 2 eingefüllt und eine Bodenplatte oder eine Abdeckung 11 ist angebracht. Fig. 11 zeigt des weiteren einen mit der Tintenkartusche verbundenen Aufzeichnungskopf HD. Die Tintenkartusche 1 ist durch ein Anbringen einer Bodenplatte 11 umschlossen, wobei gleichzeitig ein enger Durchtritt 8 zwischen dem Rand der Teilung 5 und der Bodenplatte 11 ausgebildet ist, und ein Luftverbindungsauslaß 10 ist an der gleichen Wand ausgebildet, an der die Öffnung 2 ausgebildet ist.
Der Aufzeichnungskopf HD ist über ein Verbindungselement 7 mit der Tintenkartusche verbunden. Das Verbindungselement 7 hat ein inneres Ende, das derart geneigt ist, daß seine Oberseite sich nach vorn streckt. Der Tintendurchtritt innerhalb des Verbindungselementes ist als ein nach oben geöffneter Trichter geformt, was ein geeignetes Einleiten der Tinte von dem Absorber zu dem Kopf ermöglicht.
Die Tintenstrahlaufzeichnungseinrichtung ist in einer derartigen Form aufgebaut, bei der sie mit einem Heizelement 72 zum Erzeugen von Wärmeenergie versehen ist, die zum Ausspritzen der Tinte aus dem Ausspritzloch 71 einer Düse 73 verwendet wird, und der Aufzeichnungskopf HD hat die Form, bei der eine Zustandsänderung der Tinte durch Wärmeenergie bewirkt wird. Des weiteren wird durch die stabilisierte Ausführung der Tintenzufuhr ein Aufzeichnen mit einer hohen Dichte und einer hohen Genauigkeit insbesondere bei der Farbaufzeichnung erzielt.
Die Erfindung schafft eine austauschbare Tintenkartusche mit einer hohen Zuverlässigkeit bei ihrem Einzeltransport, mit einem einfachen Aufbau und außerdem mit dem Vermögen des Erfassens der restlichen Tinte in der Tintenkartusche.
Ein geeigneter Unterdruck, das heißt der abgesenkte Druck, wird in der Tintenkartusche aufrechterhalten, was zum Ausführen der Aufzeichnung in hoher Geschwindigkeit insbesondere zum Verhindern eines Austretens von Tinte beiträgt.
Die Tintenkartusche ist außerdem mit einer Handhabungseinrichtung versehen und ein Austreten von Tinte wird auch beim Austauschen der Tintenkartusche nicht auftreten.
Was die Herstellung der Tintenkartusche betrifft, so werden der Unterdruckerzeugungsbehälter 4 und der Tintenbehälter 6 einstückig mit einer Verbindung zueinander durch einen engen Durchtritt 8 ausgebildet. Die Tinte wird von einer Öffnung 13 der Bodenplatte 11 zugeführt. Nachdem Einfüllen in den Behälter 6 wird die Tinte zu dem relativ größeren Teil des Unterdruckerzeugungselementes 4 zugeführt. Das Unterdruckerzeugungselement 4 hat eine Fläche in der Nachbarschaft zu dem Luftauslaß 10, zu der die Tinte nicht zugeführt wird. Danach kann die Öffnung 13 durch eine Kugel abgedichtet werden und die Öffnung 2 und der Luftauslaß 10 werden ebenfalls mit dem gleichen oder mit unterschiedlichen Abdichtelementen abgedichtet.
Fig. 12 zeigt die für den Betrieb bereite Tintenkartusche, wobei der Tintenbehälter 6 mit Tinte gefüllt ist und der für die Verwendung bereit stehende Drucker schematisch gezeigt ist. Der Bereich 3A in der Nachbarschaft zu dem Auslaß 10 ist als ein Bereich ausgebildet, in dem keine Tinte gehalten wird, und der Bereich 3B zum Erzeugen eines Unterdruckes kann durch ein Einführen einer nicht gezeigten Tintenlieferröhre zusammengedrückt und verformt werden. Der restliche Bereich ist als derjenige belassen worden, der die Tinte hält, die zugeführt wird. Der Bereich 3B ist der Öffnung 2 zugewandt, die unterhalb des Auslasses 10 ausgebildet ist, wobei die Öffnung 2 höher als der enge Durchtritt 8 positioniert ist, um das vorstehend beschriebene Merkmal zu erfüllen.
Wenn die Tintenkartusche durch ein Entfernen des Dichtelementes S in den betriebsbereiten Zustand versetzt wird, wird in dem Bereich 3A immer noch keine Tinte gehalten, wodurch bewirkt wird, daß unabhängig von einer Schwingung oder einer Druckveränderung kein Austreten von Tinte geschieht.
Trotz des Speicherns oder der Betriebsbedingungen durch ein Vorsehen des Bereiches in der Nachbarschaft zu dem Luftauflaß 10, der keine Tinte enthält, wird ein Austreten von Tinte aus dem Luftauslaß bei beliebigen Veränderungen der Umgebungsbedingungen verhindert. Insbesondere wenn der Auslaß 10 mit einem Abdichtelement abgedichtet ist, ergibt sich eine weitere Wirkung zum Verhindern eines Abblätterns eines derartigen Abdichtelementes. Während des Betriebs bewirkt dieser Abschnitt einen anderen Effekt zum Zuführen von Luft nach Bedarf, um die Veränderung des Unterdruckes in der Tintenkartusche zu verhindern. Der Bereich in der Nachbarschaft zu dem Auslaß 10 kann ein nicht mit Tinte benetzter Bereich sein, was zu einer weiteren Abnahme der osmotischen Geschwindigkeit der Tinte beiträgt. Alternativ kann er als Bereich ausgebildet sein, der zuvor mit Tinte benetzt worden ist, wobei die Tinte danach entfernt wird.
Ein anderer Aufbau besteht darin, daß die Tintenlieferöffnung 2 oder der zusammendrückbare Abschnitt gegenüberliegend zu der Seite der Teilung positioniert sind, wodurch die Tinte in dem zweiten Behälter 6 bei einem stabilen Durchtritt in das Unterdruckerzeugungselement vorgesehen ist. Für eine weitere Stabilisierung kann die Tintenlieferöffnung 2 höher als der enge Durchtritt 8 angeordnet werden, wobei die Wirkung daraus ein Festlegen der Tintenzuführrichtung ist und die Tinte in dem zweiten Behälter 6 vollständig verwendet wird. Danach kann die Luft in dem zweiten Behälter 6 in dem gehaltenen Zustand sein, sie kann aber auch zu der Öffnung 2 bewegt werden. Als ein Ergebnis kann die Tinte in dem Unterdruckerzeugungselement 3 für eine minimale Gestaltung der restlichen Tinte verwendet werden, die unbenutzt belassen bleibt. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist der zusammendrückbare Bereich 3A und der nichtzusammendrückbare Bereich 3B in dieser Reihenfolge in dem Element 4 ausgebildet. Der vorstehend erwähnte in einer Richtung verlaufende Tintendurchtritt ist in dem Bereich 3B ausgebildet und durch das Tintenhaltevermögen des Bereiches 3A wird die Menge an unbenutzter Tinte weiter minimiert.
Der Drucker der Erfindung ist mit einer Kopfwiederherstellvorrichtung HR ausgerüstet, die ein Zuführen der Tinte aus der Kartusche durch den Kopf mittels Saugen oder Ausspritzen automatisch oder manuelle ausführt. Durch diese Vorrichtung kann der Tintenzustand in dem Element 3 vor dem Drucken korrigiert werden und eine wesentliche Wirkungsweise der Tintenkartusche wird genutzt, ohne durch den Zustand der in der Kartusche unbenutzt belassenen Tinte beeinträchtigt zu werden.
Fig. 12 zeigt den Behälter 1, bei dem das Abdichtband von der Kartusche 1 in Fig. 1 entfernt worden ist. Der Behälter ist an dem Schlitten montiert, wobei die Lieferröhre des Kopfes durch die Öffnung 2 tritt, und das Unterdruckerzeugungselement 3 ist an seinem zusammendrückbaren Bereich 3B zusammengedrückt worden und verformt worden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Element 3 zu dem engen Durchtritt 8 hin verformt. Von einer Erfassungsvorrichtung (die nicht gezeigt ist, aber als eine bekannte Vorrichtung in mechanischer Weise oder elektrischer Weise den Zustand eines Verbundenseins oder Abgetrenntseins erfaßt) wird ein Informationssignal, das darüber informiert, daß die Tintenkartusche soeben eingesetzt worden ist, erzeugt und in die Steuereinheit CC eingespeist. Gemäß diesem Signal wird vor dem Starten des Druckvorgangs die Kopfwiederherstellvorrichtung H3 zum Entfernen der Tinte aus dem Behälter heraus getätigt, um den Zustand der Tinte in dem Behälter zu verbessern.
Fig. 13 (A) zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Tintenkartusche mit einem abgewandelten Innenaufbau des Tintenbehälters, bei dem ein nach oben vergrößerter Bereich 22 hinzugefügt ist. Die Innenfläche 20 ist so ausgebildet, daß sie mit steigender Entfernung von dem Durchtritt 8 allmählich ansteigt und ist so ausgebildet, daß aufgrund der Oberflächenspannung der Tinte erzeugte gleichmäßige kleine Tintentropfen zu dem Unterdruckerzeugungselement 3 zugeführt werden, wobei ein sich nach oben erstreckender Bereich 21 als Fingerhalterung für den Betreiber dient, um eine bei dieser Handhabung bewirkte Verformung des Behälters zu verhindern. Fig. 13 (B) zeigt einen ähnlichen Behälter und das Ende der Teilung 51, die geneigt ist und ermöglicht, daß das Volumen des Tintenbehälters 6 vergrößert ist, aber dabei eine Verringerung des Behälters 4 ermöglicht.
Fig. 13 (C) zeigt die Bodenplatte 11, die eine engen Durchtritt 8 zwischen der Teilung 5 bildet und die zwischen den Seitenwänden 101 und 100 zwischengeordnet und gesichert ist. Mit dem Bezugszeichen SE ist der Rand der Teilung 5 bezeichnet. Wenn eine Streuung im Zustand der Haftmittelfixierung auftritt, hat der Raum SP eine unbestimmte Breite. Wie dies in Fig. 13 (D) gezeigt ist, können die Abstandshalter 110 jeweils an beiden Enden und auf der Oberfläche der Bodenplatte 11 angeordnet sein. Des weiteren können innerhalb des Raumes SP positionierte Vertiefungen 30 an der Bodenplatte 11 ausgebildet sein, wodurch das Wiederherstellvermögen der in den Behälter 6 eingeleiteten Luft verbessert wird.
Die Fig. 14 (A) und 14 (B) zeigen den Bereich der Neigungsfähigkeit der Tintenkartusche, wobei mit dem Bezugszeichen 40 die horizontale Eben bezeichnet ist. Der enge Durchtritt 8 befindet sich vorzugsweise in einer unteren Position, wobei am ehesten zu bevorzugen ist, daß er zu der Fläche 40 unter der Tintenkartusche parallel steht. In der Praxis kann der Winkel A innerhalb
θ ≤ θ ≤ 15 sein.
Beim Befördern auf einem Schlitten der Abtastart kann er innerhalb
θ ≤ θ ≤ 5 sein.
Das Unterdruckerzeugungselement 3 kann aus einer Vielzahl an Elementen bestehen, wobei die Grenzen zwischen ihnen die Bewegung von Luft verursachen können, wodurch Schwierigkeiten entstehen. Daher besteht es vorzugsweise aus einem einzelnen porösem Material.
Außerdem kann der Tintenbehälter 6, der vergleichsweise mehr Tinte als der Behälter 4 hält, als ein Tintenbehälter umfaßt sein.
Nachstehend wird die Teilung 61 beschrieben, die in dem Tintenbehälter 6 angeordnet ist. Des weiteren wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem das Problem des Austretens von Tinte gelöst ist. Mitunter bewirkt die Kraft, die beim Ergreifen der Kartusche durch den Anwender erzeugt wird, oder die aufgrund einer Umgebungsveränderung während des Transportes verformte Außenfläche ein Austreten von Tinte aus einer Öffnung des Kopfes oder aus dem Luftauslaß 10, der zum Korrigieren des Druckes in der Kartusche als Umgebungsdruck ausgebildet ist.
Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft eine Tintenkartusche zur Verwendung bei dem Tintenstrahlaufzeichnen, das im Hinblick auf ein Verhindern eines Austretens von Tinte aufgrund einer externen Kraft während der Handhabung oder des Transportes und aufgrund einer Umgebungsveränderung, wie beispielsweise eine Änderung der Temperatur oder des Umgebungsdruckes, verbessert ist und des weiteren in Bezug auf einen höheren Nutzungsgrad der Tintenverwendung verbessert ist.
Wie dies in den Fig. 15 (A) und 15 (B) gezeigt ist, weist der Tintenkartuschenkörper eine mit dem Aufzeichnungskopf zu verbindende Öffnung 2, einen höher als die Öffnung 2 vorgesehenen Luftauslaß 10 zum Einleiten der Luft, einen ersten Behälter 4 zum Umschließen eines Unterdruckerzeugungselementes und einen Tintenbehälter 6 in der Nachbarschaft zu dem Behälter 4 auf. Die Behälter 4 und 6 stehen miteinander über einen engen Durchtritt 8 in Verbindung und eine Teilung 61 beläßt einen Raum unterhalb von ihr, der breiter als die Teilung 8 ist.
Fig. 16 (A) zeigt insbesondere ein Verbindungselement 7, das in die Öffnung 2 eingeführt wird, um das Unterdruckerzeugungselement 3 mit Druck zu beaufschlagen, wobei die Tintenstrahlaufzeichnungseinrichtung nunmehr betriebsbereit ist. An dem anderen Ende des Verbindungselementes 7 ist ein Filter zum Sieben von Staub in der Tintenkartusche vorhanden.
Beim Starten des Betriebs gelangt die Tinte aus der Öffnung des Aufzeichnungskopfes heraus und eine Saugkraft wird in den Tintenbehälter erzeugt. Durch diese Saugkraft wird die Tinte 9 aus dem Behälter 6 durch den engen Durchtritt 8 zu dem Behälter 4 durch das Unterdruckerzeugungselement 3 in das Verbindungselement 7 gesaugt und zu dem Kopf zugeführt. Als ein Ergebnis nimmt der Innendruck des Tintenbehälters 6 ab und ein Druckunterschied wird zwischen den Behältern 6 und 4 erzeugt.
Wenn das Aufzeichnen andauert, nimmt der Druckunterschied zu. Da der Behälter 4 gegenüber der Luft offen ist, tritt die Luft durch das Element 3 und den Durchtritt 8 zwischen der Teilung 5 und dem Boden 11 und gelangt in den Tintenbehälter 6.
In Übereinstimmung mit der Wahl des Elementes 3 und dem Volumenverhältnis zwischen den Behältern 4 und 5 kann eine Vielzahl an Teilungen 61 in dem Behälter 6 ausgebildet sein, wie dies in Fig. 18 gezeigt ist.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem ein Verstärken der Seitenfläche bewirkt worden ist und bei dem der Aufbau gegenüber einer von außen wirkenden Kraft und gegenüber Umgebungsbedingungsveränderungen steif ist und bei dem eine verbesserte wirkungsvolle Verwendung der Tinte von Bedeutung ist.
Dieses Ausführungsbeispiel ist derart aufgebaut, daß die Verformung jeder Seitenwände 12a, 12b und 12c der Behälter 4 und 6 gegenüber einer Fremdkraft sich in der gleichen Größenordnung befindet.
Die Seitenwand 12a ist dicker als die Seitenwände 12b und 12c ausgebildet und Rippen 61 sind an bestimmten Positionen so ausgebildet, daß sie eine Teilung in gleiche Volumenabschnitte bilden. Die Kartusche ist so ausgebildet, daß der Betrag Δ t6 einer Verformung pro Einheitsfläche minimal ist Und des Weiteren die Veränderung der Seitenwände in der gleichen Größenordnung ist. Außerdem ist die Verwendung des Behälters 4 so gestaltet, daß sie in der gleichen Größenordnung ist, um ein Austreten der Tinte zu verhindern (siehe Fig. 17).
Die in Fig. 15 (B) gezeigte und aus Polypropylen ausgebildete Tintenkartusche hat Außenabmessungen von 48 mm in der Länge, 35 mm in der Höhe und 11 mm in der Dicke. In der Mitte der gesamten Spannweite von 48 mm beträgt die jeweilige Dicke an der Seite 12a 1,5 mm, an der Seite 12b und an der Seite 12d jeweils 1 mm und die Rippe 61 ist ungefähr 10 mm von jeder Wand entfernt positioniert. Durch diesen Aufbau wurde gegenüber einem Handhabungsgewicht von ungefähr 2 kg ein Aufbau erzielt, der einen Spielraum hatte, der mehr als 2 mal so groß war. Gleichzeitig wurde eine ausreichende Festigkeit selbst gegenüber Umgebungsveränderung während des Transports und Temperaturveränderungen erzielt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Anzahl und die Abmessung der Teilungen 61 in Übereinstimmung mit der Anzahl und Abmessung der Rippen anderweitig gewählt werden.
Fig. 20 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke jeder Wand und dem Austreten von Tinte bei der Handhabung und dem Transport, die überprüft worden ist, um die Wanddicke der Behälter 4 und 6 zu bestimmen.
Wie dies vorstehend gezeigt ist, trägt eine zunehmende Dicke zu einer zunehmenden Festigkeit bei. Um die kleinere Größe und die höhere Ausnutzung der Tinte zu erfüllen, ist eine geringere Dicke für eine Zunahme des Innenvolumens erforderlich. Aus den in Fig. 20 gezeigten Daten wurde eine Wanddicke für den Behälter 4 von 1,5 mm und eine Wanddicke für den Behälter 6 von 1,0 mm ausgewählt.
Außerdem kann das Dickenverhältnis der Wanddicke des Behälters 4 gegenüber der Wanddicke des Behälters 6 1,2 bis 3 sein.
Die Erfindung wird beim Farbaufzeichnen mit einer Farbe angewendet und ist außerdem für ein kleineres Gestalten des Druckers hervorragend, der eine Vielzahl an Farbtinten verwendet, und sieht außerdem eine lange Zeitspanne für einen Austauschzyklus vor.
Fig. 33 zeigt die Leichtigkeit des Austauschvorgangs. Nachdem der austauschbare Behälter mit dem Aufzeichnungskopf ausreichend verbunden ist und der austauschbare Tintenbehälter gedrängt worden ist, kann daher das Positionieren zwischen dem Schlitten und dem Kopf einfach ausgeführt werden. Außerdem kann daher nach dem Verbinden des Aufzeichnungskopfes mit dem austauschbaren Tintenbehälter an der Außenseite des Körpers, um den Schlitten einzusetzen, der Austauschvorgang erleichtert werden. Außerdem wird gleichzeitig die elektrische Verbindung zwischen dem Schlitten (dem Körper der Aufzeichnungseinrichtung selbst) und dem Kopf vollendet und die Betriebsfähigkeit ist ebenfalls ausgezeichnet. Außerdem kann der elektrische Anschluß eine Form eines separaten Anschluß sein, um das Positionieren des Kopfes und das Verbinden mit dem austauschbaren Tintenbehälter sicherzustellen.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 33 wird, was die Anordnung und dem Betrieb des Aufzeichnungskopfes betrifft, das Aufzeichnungsmedium P durch die Andruckrolle 5000 horizontal transportiert und auf die Andruckrolle 5000 durch einen Papierhalter 5000 entlang der Schlittenbewegungsrichtung gedrückt. An dem Schlitten HC sitzt ein Schlittenbewegungszapfen mit einer spiralförmigen Nut, wobei der Schlitten durch die Führungsschraube 5005 und die Gleiteinrichtung 5003 gestützt ist und mit diesen in Eingriff steht und entlang der Aufzeichnungsfläche des Mediums, das an der Andruckrolle 5000 geführt wird, nach vorn und zurück bewegt wird. Die Führungsschraube 5005 wird so angetrieben, daß sie sich mit der wechselnden Umdrehung des Antriebsmotor über eine Antriebsgetriebeeinrichtung dreht.
Ein Bilderzeugungssignal wird zu dem Aufzeichnungskopf 2010 in zeitlicher Abstimmung mit der Bewegung des Schlittens HC, an dem der Kopf montiert ist, zugeführt und läßt den Tintentropfen an einer bestimmten Position ausspritzen.
Wie dies in Fig. 33 gezeigt ist, ist der Tintenbehälter und die Tinte für ein Drucken in Längsstellung besonders geeignet, bei der ein Aufzeichnungsmedium P der unteren Fläche des Aufzeichnungskopfes 2010 zugewandt ist und das Aufzeichnungsabtasten ausgeführt wird, wobei das Medium P ohne an der Andruckrolle gerollt zu werden, fast an der gesamten Oberfläche zugeführt, bedruckt und herausgelassen wird, so daß ein Drucken auf dickem Papier, wie beispielsweise einer Overheadfolie, geeignet ist. Hierbei ist der Tintenbehälter 2001 höher als der Ausspritzbereich des Kopfes 2010, wobei es daher erforderlich ist, den Flüssigkeitspegel entsprechend der vorstehend aufgezeigten Menge zu stützen und den Innendruck der Tinte bei einem geringfügig erhöhtem Druck und vorzugsweise geringfügig verringertem Druck zu halten, um die Tintenkuppe an dem Ausspritzbereich zu stabilisieren.
Auf die Aufzeichnungseinrichtung von Fig. 33 wird ebenfalls bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen Bezug genommen.
Die Fig. 21 und 22 zeigen Schnittansichten eines Tintenkartuschenkörpers und Fig. 23 zeigt die obere Fläche der Teilung.
In den Tintenkartuschenkörper 1001 sind in dem Teil der Teilung 1003, die die Teilung zwischen dem Tintenbehälter 1006 und dem Behälter 1004 für das gedrückte Element ist, eine Lufteinlaßnut 1031 und ein Einstellabschnitt 1032 für das Unterdruckerzeugungselement ausgebildet.
Die Lufteinlaßnut 1031, die von dem mittleren Bereich der Teilung 1005 zu dem Rand der Teilung 1005, das heißt zu dem engen Durchtritt 1008 mit den Kartuschenboden 1011, reicht, ist an der Seite des Behälters 1004 für das Unterdruckerzeugungselement ausgebildet. Zwischen dem Bereich des Elementes 1003, das mit dem Bereich des Lufteinlasses 1031 der Teilung 1005 in Eingriff steht, ist ein vertiefter Bereich eines Einstellabschnittes 1032 für das Unterdruckerzeugungselement ausgebildet.
Da das Unterdruckerzeugungselement 1003 mit der Innenfläche des Behälters 1004 im Eingriff steht, selbst wenn das Unterdruckerzeugungselement 1003 ungleichförmig eingebracht worden ist, ist die Eingriffskraft des Elementes 1003 abschnittsweise entspannt, wie dies in den Fig. 21 und 22 gezeigt ist. Das heißt, wenn mit dem Verbrauch der Tinte aus dem Kopf begonnen wird, wird die in dem Element 1003 aufgesaugte Tinte verbraucht und erreicht den Einstellabschnitt 1032. Wenn der Verbrauch der Tinte von dem Bereich, an dem die Eingriffskraft des Elementes 1003 durch den Einstellabschnitt 1032 entspannt ist, fortgeführt wird, neigt die Luft dazu, die Kuppe zu zerstören, so daß die Luft in die Nut 1031 schnell eingeleitet wird und eine Steuerung des Unterdruckes erleichtert wird.
Als Unterdruckerzeugungselement kann ein elastisches poröses Material verwendet werden.
Während der aufzeichnungsfreien Zeitspanne wird eine Kapillarkraft des Elementes 1003 selbst ausgebildet und ein Austreten von Tinte verhindert.
Die Fig. 29 bis 31 zeigen ein Vergleichsbeispiel, das ohne einen Einstellabschnitt das Unterdruckerzeugungselement vorgesehen ist.
Selbst der Aufbau des Vergleichsbeispiels wird genau arbeiten, wenn er sich in dem idealen Zustand auf der Grundlage des Betriebsprinzips befindet. Natürlich wird ein besser stabilisierter Vorgang als bei dem Beispiel ohne Lufteinlaß ausgeführt.
Wenn zu industriellen Zwecken der stabilere Vorgang erwünscht ist oder ein poröses Material als Druckelement verwendet wird, ist eine besser stabilisierte Steuerung erforderlich.
Wie dies in der vergrößerten Ausschnittsansicht von Fig. 32 gezeigt ist, wird der Zustand erreicht, bei dem Element 1003 in die Lufteinlaßnut 1031 eindringt. Demgemäß wird bei einem Eingriff bei dem Bezugszeichen A die Druckkraft des Elementes 1003 nicht entspannt und Luft wird kaum an dieser Stelle die Kuppe zerstören und schwerlich in die Nut 1031 eindringen. Somit wird, selbst wenn ein Verbrauch der Tinte anhält, ein Luft- Flüssigkeits-Austausch nicht ausgeführt, der Vorzug des Lufteinlasses nicht ausgebildet und die Tinte in dem Tintenabsorptionsbereich 1006 nicht verwendet und wird nicht verwendungsfähig.
Das Ausführungsbeispiel ist mit der ausgezeichneten Wirkung wie das Vergleichsbeispiel vorgesehen.
Fig. 24 zeigt eine Teilung bei einem anderen Ausführungsbeispiel mit zwei unterschiedlichen Querschnittsformen. Fig. 25 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Teilung.
Wie dies gezeigt ist, ist die Form des Lufteinlasses 1031 und des Einstellabschnittes 1032 von der zuvor gezeigten Tintenkartusche unterschiedlich.
Der Absatzabschnitt der Teilung 1005, der mit dem Element 1003 im Eingriff steht, ist mit R abgeschrägt, um die Entspannung des Druckes und des Zusammendrückens zu erhöhen.
In der Nähe des abgeschrägten Bereiches R wird die Luft durch die in den Behälter 1004 gesaugte Tinte umschlossen. Die derart umschlossene Luft bewegt sich zu dem Tintenbehälter 1006 und demgemäß wird die Tinte in dem Tintenbehälter zu dem Behälter 1004 zugeführt und der Bereich, in dem die Luft in dem Element 1003 umschlossen ist, dient als Bereich für den Luft- Flüssigkeits-Austausch.
Um den vorstehend beschriebenen Austausch weiter zu erleichtern, wird die Eingriffskraft des Elementes 1003 gegenüber dem Behälter 1004 an einem Bereich des Bereiches für den Luft- Flüssigkeits-Austausch vorzugsweise entspannt, der tiefer als sein oberer Bereich liegt. Der Grund dafür ist, daß die Luft sich von der gasförmigen Phase in die Flüssigkeitsphase in den Kapillarien den Elementes 1003, in denen die Eingriffskraft entspannt ist, gleichmäßig bewegen kann.
Wie dies in den Fig. 26 bis 28 gezeigt ist, ist es möglich, den Einstellabschnitt 1032 des Unterdruckerzeugungselementes teilweise auszubilden.
Die Form des Abschnittes 1032 kann frei gewählt werden.
Erfindungsgemäß wird ein schneller Luft-Flüssigkeits-Austausch von Luft und Tinte in den Tintenbehälter vorgesehen, um den Innendruck zu stabilisieren und ein stabilisiertes Drucken auszubilden.
Trotz der Druckveränderung aufgrund einer Veränderung der Umgebungsbedingungen wird eine Tintenkartusche geschaffen, bei der ein Austreten von Tinte austritt.
In dem Tintenbehälter von einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Innenfläche in zwei Tintenbehälter (a, b) geteilt, die entlang des Bodens in Verbindung stehen, wobei die durch die Kapillarkraft gesteuerte Tinte eingefüllt wird und ein Luftdurchtritt 2013 vorgesehen ist.
Der Zustand in Tinte in Fig. 34 ist ein halb aufgebrauchter Zustand, der sich aus einem ursprünglich gefüllten Zustand ergab. In Fig. 35 wird die Tinte in dem zusammengedrückten Tintenabsorber in der Höhe gehalten, in der sich der Flüssigkeitspegel von der Einspritzöffnung befindet, wobei der Unterdruck in der Tintenkammer 2006 und die Kapillarität in dem Tintenabsorber zueinander im Gleichgewicht stehen. Wenn die Tinte von der Tintenlieferröhre zugeführt wird, nimmt die Menge in der Tintenkammer 1004 nicht ab und die Tinte in der Kammer 2006 wird aufgebraucht. Das heißt, die Tintenverteilung in der Kammer 2004 wird im Gleichgewicht gehalten, die Tinte, die der Tintenzufuhr entspricht, wird verbraucht, und Luft wird in einer Menge eingeleitet, die der verbrauchten Menge an Tinte entspricht.
Wie dies in Fig. 35 gezeigt ist, wird der Austausch zwischen der Luft und der Tinte an dem unteren Ende der Tintenkammer 2005 ausgeführt. Die in dem zusammendrückbaren Tintenabsorber der Tintenkammer a 2004 ausgebildete Kuppe wird teilweise zerstört und Luft wird eingeleitet, so daß der Druck in der Tintenkammer b 2006 mit der Kuppenbewahrungsfähigkeit des zusammengedrückten Tintenabsorbers ausgeglichen wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 36 wird das Prinzip der Tintenzufuhr und der Erzeugung eines Innentintendruckes weiter erörtert. Der benachbart zu der Tintenkammer befindliche Tintenabsorber 2003 steht mit einem Luftdurchlaß 2013 in dem Zustand, bei dem die Tinte in einer vorbestimmten Menge verbraucht wird, in Verbindung, um eine Kuppe gegenüber dem Umgebungsdruck auszubilden.
Der Innendruck des Luftraumes ist derart verringert, daß er mit der Kapillarkraft des zusammendrückbaren Tintenabsorbers 2003 und dem Flüssigkeitspegel der in der Tintenkammer 2006 verbleibenden Tinte im Gleichgewicht steht, und die durch den zusammendrückbaren Tintenabsorber 2003 ausgebildete Kuppe bleibt aufrecht erhalten. Wenn aus einem derartigen Zustand Tinte zu dem Aufzeichnungskopf über einen Tintenlieferbereich zugeführt wird, strömt die Tinte aus der Tintenkammer b heraus und demgemäß wird der Druck in der Tintenkammer b weiter verringert. Parallel dazu wird die in dem zusammengedrückten Tintenabsorber unterhalb der Wand der Tintenkammer 2005 ausgebildete Kuppe teilweise zerstört und Luft wird derart eingeleitet, daß der übermäßig verringerte Druck in der Tintenkammer b 2006 durch die Kraft zur Aufrechterhaltung der Kuppe und den Flüssigkeitspegel der Tinte selbst in der Tintenkammer b 2006 ausgeglichen wird. Das heißt, der Innendruck des Tintenlieferbereiches wird bei einem vorbestimmten Druck mittels der Kapillarkraft des zusammengedrückten Tintenabsorbers benachbart zu dem unteren Ende der Wand der Tintenkammer aufrecht gehalten.
Fig. 34 dient dem Erläutern der Wirkungsweise des zusammendrückbaren Absorbers als ein Pufferabsorber und der Zustand der Tinte ist gezeigt, die soeben aus der Kammer b 2006 zu der Kammer a 2004 hin aufgrund der Abnahme des Umgebungsdruckes oder der Luftausdehnung in der Kammer b 2006 aufgrund eines Temperaturanstiegs geströmt ist. Die in die Tintenkammer a 2004 strömende Tinte kann mittels des zusammendrückbaren Absorbers 2003 gehalten werden. Was die Beziehung zwischen der von dem Absorber 2003 aborbierten Menge und der Tintenkammer betrifft, so kann die maximale Aborbiermenge der Tintenkammer a 2004 im Hinblick auf eine Verhindern eines Austretens von Tinte bestimmt werden, wie dies vorstehend erwähnt ist, wobei vorzuziehen ist, daß die Tintenkammer a mit zumindest einem Volumen vorgesehen wird, das zum Umfassen des Absorbers ausreichend ist.
Andererseits wird, wenn der Umgebungsdruck weiter ansteigt, der Druckunterschied zwischen der Luft, deren Druck anfänglich auf den Betrag des Tintenflüssigkeitspegels sich verringert hat, und des Umgebungsdruckes außerordentlich groß, wodurch die Luft dazu neigt, daß sie in die Tintenkammer b 2006 hineingezogen wird, so daß sich der vorbestimmte Druckunterschied wieder einstellt. In diesem Fall wird ähnlich wie bei dem Fall der Tintenzufuhr die Kuppe des Absorbers 2003 in der Nachbarschaft des unteren Wandendes der Tintenkammer 2005 zerstört und Luft wird eingeleitet und ein Druckausgleich wird vollendet, wodurch sich der Innendruck im allgemeinen nicht verändert und die Aufzeichnungseigenschaft nicht beeinflußt wird. Wenn der Umgebungsdruck wieder normal wird, strömt die Tinte in einer Menge heraus, die der von der Kammer b 2006 in die Kammer a 2004 eingeleiteten Luft und der Tintenmenge in der Kammer 2004 entspricht, wobei sie vorübergehend ansteigt, so daß die Luft- Flüssigkeits-Grenzfläche angehoben wird. Ähnlich wie bei dem Beginn des Vorgangs wird der Innendruck zu einem geringfügigen Überdruck, beeinträchtigt jedoch das Ausspritzverhalten weniger. Das vorstehend erörterte Problem tritt beispielsweise dann auf, wenn eine bei geringerem Umgebungsdruck eingesetzte Aufzeichnungseinrichtung bei normalem Umgebungsdruck verwendet wird. Selbst in einem derartigen Fall tritt nur ein Einleiten von Luft in die Tintenkammer b 2006 auf. Außerdem wird bei der erneuten Verwendung bei höherem Druck, der Tinteninnendruck nur geringfügig angehoben. Eine Verwendung bei einem Druck, der außerordentlich höher als der normale Umgebungsdruck ist, ist kaum zu erwarten. Daher wird es keine ernsthaften Probleme bei der praktischen Verwendung geben. Von der anfänglichen Verwendung bis unmittelbar vor dem Austauschen des Tintenbehälters wird die Tinte in der Kammer a 2004 mittels des Tintenabsorbers 2003 in der Tintenkammer a 2004 gleichbleibend gehalten. Außerdem ist die Kammer b 2006 geschlossen und es wird kein Austreten von Tinte aus dem Lufteinlaß und dem Tintenlieferbereich bewirkt, wodurch die Handhabung verbessert ist.
Die an den zusammendrückbaren Tintenabsorber und an die Tintenkammer der Art einer separaten Kammer, die ein Absorbiermaterial verwendet, gestellten Erfordernisse werden nachstehend beschrieben.
Die maximale Tintenabsorbierfähigkeit der Tintenkammer a 2004 wird bestimmt, indem sowohl das Austreten von Tinte aus der Tintenkammer b 2006 unter den schlechtesten Bedingungen als auch die in der Tintenkammer a 2004 zu haltende Tintenmenge berücksichtigt wird. Außerdem kann die Tintenkammer a 2004 mit einer Aufnahmefähigkeit vorgesehen sein, die zum Unterbringen des Tintenabsorbierers 2003 erforderlich ist, wobei die Tintenabsorbtionsrate des Materials des Tintenaborbers 2003 berücksichtigt wird.
Was den unterhalb der Teilung 2005 ausgebildeten kleinen Durchtritt betrifft, so ist zunächst erforderlich, daß seine Abmessung sich in dem Bereich bewegt, der ein Ausbilden einer Kuppe in dem Durchtritt nicht ermöglicht.
Des weiteren kann im Hinblick auf die maximale Tintenliefergeschwindigkeit und die Viskosität der Tinte die Öffnung in einer Größe vorgesehen sein, die ein Ausbilden eines gleichmäßigen Gas-Flüssigkeits-Austausches gestatten kann.
Jedoch kann in dem Fall, bei dem die obere Fläche der in der Tintenkammer b 2006 verbleibenden Tinte niedriger als der Rand der Wand 2005 ist und daher der Innendruck des Tintenlieferbereiches vorübergehend zu einer Zunahme neigt, der Innendruck so eingestellt sein, daß das Tintenausspritzvermögen des Aufzeichnungskopfes nicht beeinträchtigt wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird in dem Tintenbehälter der Erfindung der Innentintendruck des Tintenlieferbereiches durch den Tintenabsorber 2003 benachbart zu der Wand der Tintenkammer gehalten. Daher wird zum Aufrechterhalten des gewünschten Druckes zu dem Zeitpunkt des Lieferns der Tinte von der Tintenkammer b 2006 die Kapillarkraft des Absorbers 2003 benachbart zu dem unteren Ende der Wand 2005 eingestellt. Das heißt, es wird die Zusammendrückbarkeit und die ursprüngliche Porengröße des Absorbers 2003 eingestellt.
Beispielsweise kann, wenn der für den Tintenlieferbereich erforderliche Tintenunterdruck minus h (mm aq.) beträgt, der in der Nähe des unteren Endes der Wand 2005 positionierte Abschnitt des Tintenabsorbers 2003 eine Kapillarkraft aufzeigen, die den Pegel der Tinte um h mm anheben kann.
Das heißt, es ergibt sich bei einer Dichte der Tinte von ρ, einer Oberflächenspannung der Tinte von γ, einem Kontaktwinkel zwischen dem Tintenabsorber und der Tinte von θ und
einer Schwerkraft von g
der Porenradius P1 des Absorbers 2003 von
P1 = 2 γ cos θ /ρgh.
Während des Zuführens der Tinte zu der Kammer b 2006 wird die Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche bis unterhalb des oberen Endes des Tintenlieferbereiches abgesenkt, wobei die Luft zu der Seite des Aufzeichnungskopfes zugeführt wird. Also mußt die Gas- Flüssigkeits-Grenzfläche höher als der Lieferbereich gehalten werden. Das heißt, es ist erforderlich, daß der Absorber 2003 eine Kapillarkraft hat, die die Tinte bis zu der Höhe von (h + i) mm anhebt.
Daher beträgt der Radius der Porengröße
P1 = 2 γ cos θ /ρg (h + 1).
Wie dies durch diese Formel gezeigt ist, kann die Höhe der Gas- Flüssigkeits-Grenzfläche (i mm) höher als diejenige des Luftlieferbereiches sein. Die Grenzfläche wird allmählich in der Richtung zu der Innenseite hin abgesenkt. Anders ausgedrückt verringert sich die Tintenhebekraft allmählich.
In dem Fall von Fig. 36 kann die Kapillarkraft nur benachbart zu der Wand 2005 gering belassen bleiben.
Um eine stabile Zufuhr von Tinte zu erreichen, wird die durch den Absorber 2003 vorgesehene Kapillarkraft so eingestellt, daß sie mit einer Annäherung zu dem Tintenlieferbereich allmählich zunimmt, und demgemäß das Maximum in dem Lieferbereich erreicht (Porenradius: P5).
Folglich ergibt sich folgende Einstellung der Kapillarkraft von (Porenradius: P1). Das heißt, es ist P1 > P2 vorzuziehen. Genauer gesagt ist P1 > (P3, P4) > (P2, P5) vorzuziehen.
Was die Beziehung von P3 gegenüber P4 und P2 gegenüber PS jeweils anbelangt, so kann im Hinblick auf die Verteilung der zusammendrückbaren Zeit entweder P2 > P5 oder P3 > P4, P2 = P5 gewählt werden.
In den Fig. 35 bis 37 ist mit den Bezugszeichen A 351, A361 und A 371 die Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche bezeichnet und die Pfeile A 352, A 362 und A 372 zeigen die Veränderung der Zusammendrückbarkeit von einer geringen Zusammendrückbarkeit zu einer hohen Zusammendrückbarkeit.
Bevor die Eigenschaft der Tinte für den Tintenbehälter untersucht wird, sollte die Tinte vorzugsweise gegenüber Schwingung stabil sein und sollte die Grenzfläche gegenüber Veränderungen der Umgebungsbedingungen stabil sein.
Die bevorzugten Bestandteile der Tinte sind nachstehend aufgeführt.
Als wasserlösliche organische Lösungsmittel werden solche Stoffe ausgeführt, die eine geringe Flüchtigkeit und eine geringe Viskosität haben und den Anwender nicht gefährden:
Amide, wie beispielsweise Dimethylformamid oder Dimethylacetoamid;
Ketonen, wie beispielsweise Aceton;
Ether, wie beispielsweise Tetrahydrofran oder Dioxan;
Polyalkylenglykole, wie beispielsweise Polyethylenglykol oder Polypropyrenglykol;
Alkylenglykole, wie beispielsweise Ethylenglykol, Propylen, Butylen oder Triethylen;
Alkylenglykole, wie beispielsweise Hexantriol, Thiodiglykol, Hexylendiglykol oder Diethylendiglykol;
niedere Alkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie beispielsweise Ethylenglykolmethylether,
Diethylenglykolmonomethylether oder
Triethylenglykolmonomethylether;
Einwertige Alkohole, wie beispielsweise Ethanol, Isopropylalkohol;
wobei außerdem Glycerin, N-methyl-2-Pyrolydon, 1,3-Dimethyl-2- Imidazolydinon, Triethanolamin, Sulforan, Dimethylsulfoxid oder Cyclohexanol enthalten ist.
Des weiteren sind als Stoffe zur Einstellung der Oberflächenspannung oberflächenaktive Stoffe bei der vorliegenden Erfindung nützlich.
Beispiele der oberflächenaktiven Stoffe umfassen: Salze der Fettsäuren, Schwefelestersalze von höheren Alkoholen, Alkylbenzensulfonsalze, anoinische oberflächenaktive Stoffe, wie beispielsweise höhere alkoholische Phosphorester, Fettaminsalze, kationische oberflächenaktive Stoffe, wie beispielsweise quartäre Ammoniumsalze, höhere Alkoholethylenoxidadditionsprodukte, Alkylphenolethylenadditionsprodukte, Fettsäureethylenoxidadditionsprodukte, Additionsprodukte des polyalkoholischen Fettsäureesterethylenoxids, Additionsprodukte des höheren Alkylaminethylenoxids, Additionsprodukte der Fettsäurenamidethylenoxids, Additionsprodukte des Polypropylenglykolethylenoxids, Fettsäureester von höheren Alkoholen, nichtionische oberflächenaktive Stoffe, wie beispielsweise Fettsäurenamide von Alkanolaminen, und oberflächenaktive Stoffe, wie beispielsweise der Aminosäurenart oder Betainart.

Ausführungsbeispiel 4

Ein allgemeiner Aufbau des Ausführungsbeispiel 4, bei dem eine ähnliche Tinte wie die bei dem Ausführungsbeispiel 2 verwendete Tinte verwendet wird, ist in den Fig. 47 und 48 gezeigt.
Die Heizeinrichtung 109 oder der Lüfter 111 für die Heizeinrichtung 109, die in dem Druckbereich vorgesehen ist, sorgt für eine trockene Gestaltung der Umgebungsluft um den Druck- und Abscheidebereich und unterstützt das Verdampfen von Lösungsmittel und Wasser und dergleichen.
Durch diesen Aufbau wird die Neigung der Kurven in Fig. 44 steil und die Konzentration wird so schnell erhöht, daß die Zeitspanne der in Fig. 44 gezeigten Absorptionsdauer t2 verkürzt wird. In dem Fall, bei dem das Lösungsmittel mit einem niedrigen Siedepunkt zugesetzt ist, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel 3 der Fall ist, wird das bedruckte Papier ebenfalls in einem trockenen Zustand gehalten, wobei die Absorption des Lösungsmittels in dem Papier beschleunigt wird und die Geschwindigkeit des Verdampfens und des Abscheidens bzw. Absetzens beschleunigt werden.

Ausführungsbeispiel 5

Bei einem derartigen Tintenstrahldruckgerät wird im allgemeinen eine Mehrfachabtastdrucktechnik verwendet, bei der eine Druckeinheit unter Verwendung unterschiedlicher Düsen gedruckt wird, um die Veränderung des Tintenstrahlvolumens und der Tintenstrahlrichtung zu verhindern.
Im Fall eines derartigen Druckverfahrens ist ein Strahlvolumen pro Einheitsfläche geringer als üblich. Dies ist für das Verdampfen des Lösungsmittels und des Wassers sehr vorteilhaft, wenn eine Tinte verwendet wird, die der in dem Ausführungsbeispiel 2 oder 3 verwendeten Tinte ähnlich ist.
Durch diesen Aufbau wird die Neigung der Kurven in Fig. 44 steil und die Konzentration wird erhöht und die Zeitspanne t2 wird verkürzt. Außerdem wird das Abscheiden bzw. Absetzen beschleunigt, so daß ein Zerlaufen verhindert wird.

Ausführungsbeispiel 6

In dem Fall des Aufbaus nach Ausführungsbeispiel 1 ist die Zerlaufrate aufgrund der hohen Permeabilität eher höher und die Tintenmenge zum Abdecken des vorbestimmten Bereiches ist geringer als bei der gewöhnlichen Tinte.
Wenn im Gegensatz dazu das Strahlvolumen das gleiche wie bei der gewöhnlichen Tinte ist, wird ein Verbindungsstreifen hervorgehoben und die Druckqualität und die Abstufung werden gesenkt. Allerdings geschieht dies bei einem geringen Strahlvolumen. Die Konzentration der Farbstoffe pro Einheitsfläche ist geringer, so daß in dem Fall des Ausführungsbeispiels 1 die Konzentration an Farbstoffen vergleichsweise höher als bei der gewöhnlichen Tinte bei einer geringen Zerlaufrate ist, so daß die Verringerung der Konzentration der Farbstoffe ausgeglichen wird.
In dem Fall des Ausführungsbeispiels 1, bei dem die vorstehend erwähnte Tinte mit einer hohen Konzentration verwendet wird, werden häufig, wenn die Temperatur der Umgebungsluft vergleichsweise gering ist, schlechte Strahlausspritzeigenschaften durch die Zunahme der Viskosität der Tinte bewirkt.
In derartigen Fällen ist es im allgemeinen wirkungsvoll, eine Heizeinrichtung außerhalb des Ausspritzbereiches oder eine Heizeinrichtung innerhalb des Ausspritzkopfes vorzusehen, um die Temperatur zu regulieren. Jedoch wird in einem derartigen Fall, wenn die Temperaturregulierung außerordentlich hoch eingestellt ist, eine Verringerung der Farbstoffe und ein Festwerden und eine Zunahme der Viskosität häufig erzeugt, so daß die mögliche benutzungsfreie Zeitspanne außerordentlich verkürzt ist, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel 1 erläutert ist.
Ein Versuch hat gezeigt, daß in dem Fall der Verwendung eines Gerätes bei einer geringen Umgebungstemperatur von 10ºC die Ausspritzfläche in dem Temperaturbereich zwischen 14ºC und 40ºC zu halten ist, um den vorstehend erwähnten Nachteil zu vermeiden.
Im allgemeinen wird ein sogenanntes Vorausspritzen für eine Wiederherstellung bei einem Auftreten eines nicht aufgespritzten Strahles häufig angewendet. Durch ein Steuern der Temperatur des Ausspritzbereiches in dem Bereich zwischen 20ºC und 30ºC wurde daher die erwähnte Wiederherstellung bei einer niedrigen Umgebungstemperatur mit dem gleichen Abstand von Vorausspritzungen möglich, wie dies bei gewöhnlicher Umgebungstemperatur der Fall ist.

Ausführungsbeispiel 8

Fig. 41 zeigt das Druckverfahren von Ausführungsbeispiel 8.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden das gleiche Tintenstrahldruckgerät und der gleiche Tintenstrahlkopf wie bei Ausführungsbeispiel 1 verwendet.
Bei diesem Verfahren ist der Aufzeichnungsbereich (L) des Tintenstrahlkopfes in vier Teile geteilt. Bei dem ersten Abtasten wird ein Anteil von 25% bedruckt und danach wird das Papier um eine Breite von L/4 zugeführt. Bei dem zweiten Abtasten wird ein weiterer Anteil von 25% unter Verwendung anderer Düsen bedruckt, die bei dem ersten Abtasten nicht verwendet wurden, wobei das Papier um eine Breite von L/4 zugeführt wird. Beim dritten Abtasten wird ein Bereich eines weiteren Anteils von 25% bedruckt und danach wird das Papier um die Breite von L/4 zugeführt. Bei dem vierten Abtasten wird ein anderer Anteil von 25% bedruckt und danach ist das Drucken vollendet.
In der Zeichnung sind die Düsen nicht sichtbar, sie werden aber zwecks einer deutlichen Erläuterung aufgezeigt.
Fig. 40 (d) zeigt ein Beispiel des Verfahrens des 25%- Ausdünnens, wobei die Positionen und die Reihenfolge der Tintenpunkte in Zahlen gezeigt sind. In dieser Zeichnung wird der Druck mit dem Bezugszeichen 1 bei dem ersten Abtasten ausgeführt, wird der Druck mit dem Bezugszeichen 2 bei dem zweiten Abtasten ausgeführt, wird der Druck mit dem Bezugszeichen 3 mit dem dritten Abtasten ausgeführt und wird der Druck mit dem Bezugszeichen 4 bei dem vierten Abtasten ausgeführt, wobei durch diesen Prozeß das Drucken in einem Bereich vollendet ist.
Unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 41 wird das Drucken auf dem Aufzeichnungsbereich (1) unter Verwendung der Düsen bei dem ersten Abtasten ausgeführt. Das Drucken wird in dem Zustand einer 25%-igen Ausdünnung unter Verwendung eines Kopfes für k (schwarz), c (zyanfarben), m (magentafarben), und y (gelb) betrieben. Zu diesem Zeitpunkt werden die Positionen 1 in Fig. 40 gedruckt, wobei diese als k1, c1, ml und y1 in Fig. 41 dargestellt sind. Danach wird das Papier um die Breite von L/4 zugeführt.
Das Bedrucken des Aufzeichnungsbereiches (1) und (2) wird bei dem zweiten Abtasten betrieben. Das Bedrucken wird bei einem Zustand einer Ausdünnung von 25% betrieben. Zu diesem Zeitpunkt werden die Positionen 2 in Fig. 40 bedruckt, wobei diese mit k2, c2, m2 und y2 in Fig. 41 aufgezeigt sind. Danach wird das Papier um die Breite von L/4 zugeführt. Das Bedrucken der Aufzeichnungsbereiche (1), (2), (3) wird bei dem dritten Abtasten ausgeführt. Das Bedrucken wird bei einem Zustand einer Ausdünnung von 25% betrieben. Zu diesem Zeitpunkt werden die Positionen 3 bedruckt, wobei diese als k3, c3, m3 und y3 in Fig. 41 dargestellt sind. Danach wird das Papier um eine Breite von L/4 zugeführt. Das Drucken wird bei einem Zustand einer Ausdünnung von 25% betrieben. Zu diesem Zeitpunkt werden die Positionen 4 bedruckt, wobei sie als k4, c4, m4 und y4 in Fig. 41 bezeichnet sind. Durch diesen Prozeß wird das Bedrucken des Druckbereiches (4) vollendet. Danach wird das Papier um eine Breite L/4 zugeführt, wobei der gleiche Prozeß wie derjenige, der vorstehend beschrieben ist, wiederholt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, daß kein Tintenzerlaufen auftritt, da die Menge an gespritzter Tinte im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel 1 und 2 eingeschränkt ist. Außerdem kann die Farbe schwarz dunkler sein, da die Menge an gespritzter schwarzer Tinte zweimal so groß wie die übliche Menge ist. Das Drucken kann ohne ein Tintenverlaufen ausgeführt werden, da die Menge an aus den Düsen bei einem Abtasten gespritzte Tinte geringer als die Menge ist, die ein Überströmen der Tinte bewirkt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Unregelmäßigkeit der Tintendicke verringert werden, da sämtliche bei dem ersten, bei dem zweiten, bei dem dritten und bei dem vierten Abtasten verwendeten Düsen unterschiedlich sind.
Das Aufzeichnen mit dem Kopf für die Farbe k (schwarz), das das gleiche wie das Aufzeichnen mit den anderen Köpfe bei dem Zustand einer Ausdünnung von 25% ist, erfordert eine zweimal so hohe Aufzeichnungszeit wie das Aufzeichnen mit den anderen Köpfen, da die Zeitspannen für das Abtasten zweimal so groß sein müssen wie die Zeitspannen bei einem gewöhnlichen Aufzeichnen, um die Tinte zweimal so viel wie bei eine gewöhnlichen Aufzeichnen zu spritzen.
Im feuchten Zustand muß der Abstand des Abtastens von dem einen Ende des ersten Abtastens bis zu dem Beginn des zweiten Abtastens länger als gewöhnlich sein. In diesem Fall ist, je häufiger das Abtasten ausgeführt wird, eine umso längere Aufzeichnungszeit erforderlich, um bei jedem Abtasten wegen der Wartezeit länger zu warten. Daher ist es wirkungsvoll, daß die Ausdünnrate verändert wird und die Häufigkeit des Abtastens um die Hälfte abnimmt, wenn eine Menge an schwarzer Tinte auszuspritzen ist, die zweimal so hoch wie die gewöhnliche Menge ist.
Ein Beispiel eines Tintenstrahlkopfes und eines Tintenstrahlverfahrens ist insbesondere bei der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll.
Fig. 42 zeigt den Aufbau eines Druckers beim Drucken auf einem Papier unter Verwendung des vorstehend erwähnten Mehrfachkopfes. In dieser Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 101 eine Tintenstrahlkartusche bezeichnet. Diese Kartusche hat vier Farbbehälter und eine Mehrfachkopf 102. Jeder Behälter ist mit schwarzer, zyanfarbener, magentafarbener beziehungsweise gelber Tinte gefüllt. Fig. 43 (a) zeigt eine Explosionsansicht des Mehrfachkopfes und eine Ansicht der an dem Mehrfachkopf angeordneten Düsen, wobei mit dem Bezugszeichen 211 Düsen bezeichnet sind, die an dem Mehrfachkopf 102 angeordnet sind. In dieser Zeichnung sind die Düsen 211 parallel zu der y-Achse angeordnet, jedoch können sie eine Neigung haben. In diesem Fall wird das Drucken bei einer zeitlichen Verzögerung betrieben, während der Kopf sich in der Richtung x bewegt. In Fig. 42 ist mit dem Bezugszeichen 103 eine Papierzuführrolle bezeichnet, die das Papier 107 in der Richtung y durch ein Rollen zuführt, während das Papier 107 durch die Lieferrolle 104 gedrückt wird. Mit dem Bezugszeichen 105 ist eine Papierzuführrolle bezeichnet, die das Papier 107 zuführt und das Papier 107 wie die Rollen 103 und 104 drückt. Mit dem Bezugszeichen 106 ist ein Schlitten bezeichnet, der die Tintenstrahlkartusche mit den vier Farben hält und diese beim Drucken bewegt.
Die Kartusche soll sich in der Ausgangsposition befinden, wenn ein Drucken nicht ausgeführt wird oder wenn ein Wiederherstellprozeß des Mehrfachkopfes ausgeführt wird. Fig. 45 zeigt die Form der Rückseite der oberen Tafel.
Der Schlitten, der sich in der Ausgangsposition vor dem Drucken befindet, bewegt sich in der Richtung x, wenn ein Druckvorgang geschieht, danach wird das Drucken auf einer Breite D auf dem Papier durch ein Ausspritzen von Tinte aus den Düsen 211 des Mehrfachkopfes 102 ausgeführt. Der Schlitten bewegt sich zur Ausgangsposition nach dem Drucken zu dem Ende des Papiers zurück, wobei danach das Drucken in der Richtung x erneut ausgeführt wird. Im Falle eines hin- und hergehenden Druckens wird das Drucken in der Richtung -x ausgeführt. In der Zeitspanne zwischen dem ersten und dem zweiten Druckvorgang führt die Papierzuführrolle 103 das Papier in der Richtung y um die Breite K zu. Die Wiederholung des Druckens und der Papierzufuhr um die Breite K bei jedem Abtasten vervollständigt das Drucken auf einem Blatt Papier.
Bei dem Fall, bei dem das Farbdrucken unter Verwendung von zwei oder mehr Köpfen wie bei Fig. 42 ausgeführt wird, werden verschiedene Farben auf benachbarte Bildpunkte bei dem gleichen oder bei einem nahen Abtasten gedruckt. Die Zeitspanne zwischen dem Auftreffen eines Tintentropfens und dem Auftreffen eines anderen Tintentropfens ist außerordentlich kurz in dem Fall, bei dem unterschiedliche Farben auf benachbarte Bildpunkte bei dem gleichen Abtasten gedruckt werden. Wenn die Zeitspanne für das Festwerden der Tinte auf dem Papier länger als die Zeitspanne zwischen dem Auftreffen eines Tintentreffens und dem Auftreffen eines anderen Tintentropfens ist, wird die Qualität des Bildes abnehmen. Wenn die Zeitspanne für das Festwerden der Tinte auf dem Papier im Falle des nahen Abtastens lang ist, wird die Qualität des Bildes aufgrund des Tintezerlaufens abnehmen. Daher ist verständlich, daß der Grundaufbau der vorliegenden Erfindung wirkungsvoll ist.
Außerdem überschreitet die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes in der Tinte nicht die kritische Mizellkonzentration in der Tinte, sondern wird diese überschreiten, da das Wasser und das Lösungsmittel in der Tinte verdampft und das Papier das Lösungsmittel in der Zeitspanne zwischen dem Auftreten eines Tintentropfens und dem Auftreffen eines anderen Tintentropfens absorbiert. Somit nimmt die Permeabilität der Tinte zu und das Tintenzerlaufen kann verhindert werden. In diesem Fall ist vorzuziehen, daß die Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes in der Tinte geringer als die kritische Mizellkonzentration in der Tinte ist, jedoch mehr als 80% dieses Wertes beträgt, wobei 90 bis 99% vorzuziehen ist.
Die Tinte, die einen oberflächenaktiven Stoff in einer Menge enthält, die die kritische Mizellkonzentration in der Tinte nicht überschreitet, aber die kritische Mizellkonzentration in gereinigtem Wasser überschreitet, wird in eine Kartusche gefüllt, die eine erste Kammer, die ein Unterdruckerzeugungselement umfaßt, und eine zweite Kammer, die mit der ersten Kammer nur durch einen engen Durchtritt in Verbindung steht, aufweist. Dann wird die Tinte zu dem Tintenstrahlkopf geliefert und gedruckt.

Claims

1. Tintenstrahlkartusche mit:

einer ersten Kammer (4), in der ein Unterdruckerzeugungselement (3) untergebracht ist und die mit einem Luftverbindungsauslaß (2) für eine Verbindung mit der Umgebungsluft versehen ist, und

einer zweiten Kammer (6), die im wesentlichen mit Ausnahme eines kleinen Verbindungsteiles (8) für die Verbindung mit der ersten Kammer (4) an einer von dem Luftverbindungsauslaß (2) entfernten Position geschlossen ist, wobei in der zweiten Kammer die in die erste Kammer, die mit dem Tintenstrahlkopf zu verbinden ist, gelieferte Tinte direkt untergebracht ist,

wobei die Tinte einen oberflächenaktiven Stoff in einer Menge enthält, die die kritische Mizellkonzentration in der Tinte nicht überschreitet, aber die kritische Mizellkonzentration in gereinigtem Wasser überschreitet.

2. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 1, wobei

der kleine Verbindungsteil (8) zwischen einer Teilungswand (5) zum Definieren der ersten und der zweiten Kammer (4, 6) und entlang der Bodenfläche (12) der ersten Kammer (4) ausgebildet ist und

die erste Kammer (4) eine Öffnung (2) zum Aufnehmen einer Tintenlieferröhre (7) zum Zuführen von Tinte in einem Tintenstrahlkopf hinein und einen zusätzlichen Luftverbindungsauslaß (10), der an einer Position ausgebildet ist, die höher als die Position der Öffnung (2) ist, um eine Verbindung mit der Umgebungsluft herzustellen, hat.

3. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnung (2) an einer Wand ausgebildet ist, die der Teilungswand (5) zugewandt ist.

4. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Unterdruckerzeugungselement (3) durch ein Einfügen der Tintenlieferröhre (7) derart zusammengedrückt wird, daß der Abschnitt benachbart zu der Öffnung (2) in einem größeren Maß zusammengedrückt wird als der Abschnitt benachbart zu dem kleinen Verbindungsteil.

5. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnung an einer Position ausgebildet ist, die höher als das obere Ende des kleinen Verbindungsteiles (8) ist.

6. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Kammer (6) mit einer anderen Teilungsplatte (61) versehen ist, die einen Zwischenraum zu der Innenfläche der Tintenstrahlkartusche vorsieht, der größer als ein Zwischenraum des ersten Verbindungsteiles (8) ist.

7. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Aufnahmevermögen der zweiten Kammer (6) ein- bis dreimal größer als das Aufnahmevermögen der ersten Kammer ist.

8. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 2, wobei die Breite des kleinen Verbindungsteiles (8) größer als die durchschnittliche Porengröße des Unterdruckerzeugungsmaterials (3) ist und eine Breite von 5 mm oder weniger hat.

9. Tintenstrahlkartusche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die innerhalb der ersten Kammer (4) und der zweiten Kammer (6) eingefüllte Tinte eine Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche innerhalb des Unterdruckerzeugungsmaterials (3) ausbildet und die Oberflächenspannung der Tinte 0,03 N/m (30 dyn/cm) bis 0,055 N/m (55 dyn/cm) beträgt.

10. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 1, wobei

der kleine Verbindungsteil (8) zwischen einer Teilungswand (5), die die erste und die zweite Kammer (4, 6) gegenüber einander definiert, und einer Innenfläche der Tintenstrahlkartusche ausgebildet ist,

eine Wand der ersten Kammer, die der Teilungswand (5) zugewandt ist, mit einer Öffnung (2) für eine Zufuhr der Tinte versehen ist,

die Tintenlieferöffnung ein Einführen einer Tintenlieferröhre (7) in sie hinein für ein Zuführen der Tinte zu einem Tintenstrahlkopf ermöglicht und wobei das Unterdruckerzeugungsmaterial (3) zu dem kleinen Verbindungsteil (8) hin benachbart zu der Tintenlieferöffnung durch das Einführen der Lieferröhre zusammengedrückt wird, und die Tinte sowohl in das Unterdruckerzeugungselement in der ersten Kammer als auch in die zweite Kammer eingefüllt wird.

11. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 1, wobei der kleine Verbindungsteil (8) zwischen einer Teilungswand (5) für eine Definition der ersten und der zweiten Kammer (4, 6) und einer Innenfläche der Tintenstrahlkartusche ausgebildet ist, eine Tintenlieferöffnung (2) an einer anderen Wand als die Teilungswand ausgebildet ist, wobei das Unterdruckerzeugungsmaterial (3) zu dem kleinen Verbindungsteil (8) durch ein Einführen einer Tintenlieferröhre (7) zu dem Tintenstrahlkopf in der Nachbarschaft zu der Tintenlieferöffnung zusammengedrückt werden kann, und wobei das Unterdruckerzeugungsmaterial (3) durch das Einführen einer Tintenlieferröhre benachbart zu dem kleinen Verbindungsteil (8) nicht zusammengedrückt wird, und die Tinte sowohl in den zusammengedrückten Bereich und in den nicht zusammengedrückten Bereich innerhalb der erste Kammer als auch in die zweite Kammer eingefüllt wird.

12. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 11, wobei die andere Wand eine Fläche hat, die der Teilungswand (5) zugewandt ist, und die Tintenlieferöffnung (2) an einer Position sich befindet, die zu dem kleinen Verbindungsteil (8) hin angeordnet ist und oberhalb des kleinen Verbindungsteiles angeordnet ist, und die Tinte in die Tintenstrahlkartusche gefüllt wird.

13. Tintenstrahlkartusche gemäß Anspruch 1, wobei die erste Kammer und die zweite Kammer durch eine Teilungswand (5) getrennt sind, eine Fläche der ersten Kammer von der Teilungswand (5) eine Nut mit einem Vorsprung und einer Vertiefung hat, wobei diese Nut an der von der Teilungswand (5) sich zu den kleinen Verbindungsteil (8) erstreckenden Wegstrecke ausgebildet ist.

14. Tintenstrahlkartusche gemäß den Ansprüchen 1 und 9, wobei der vorbestimmte Gehalt in der Tinte sich innerhalb eines Bereiches befindet, der die Hälfte des Wertes der Summe der kritischen Mizellkonzentration in der Tinte und der kritischen Mizellkonzentration in gereinigtem Wasser nicht überschreitet.

15. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einer Tintenstrahlkartusche (101) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 und einem Tintenstrahlkopf (102), der daran angepaßt ist, daß er mit der Tinte von der Tintenstrahlkartusche (101) beliefert wird und Tinte zum Drucken auf ein Aufzeichnungsmedium ausspritzt.

16. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß Anspruch 15, wobei es des weiteren folgendes aufweist:

einen Schlitten, der sowohl die Tintenstrahlkartusche als auch den Tintenstrahlkopf tragen kann und

eine Fördereinrichtung zum Befördern des Aufzeichnungsmediums.

17. Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß Anspruch 15, wobei

der Tintenstrahlkopf (102) viele Ausspritzlöcher zum Ausspritzen von spezieller Tinte hat und das Tintestrahlaufzeichnungsgerät

die beim Aufzeichnen zu verwendenden Ausspritzlöcher von den vielen Ausspritzlöchern in eine Anzahl N (N = größer als 2) Gruppen in Verbindung mit der Annordnungsrichtung der vielen Ausspritzlöcher unterteilt,

1/N Anteile an Daten von Druckdaten, die im Aufzeichnungsbereich entsprechen, auf dem aufgezeichnet werden soll, durch ein Abtasten zu einem Ausspritzelement entsprechend einer Gruppe an bei einem Abtasten zu verwendenden Ausspritzlochgruppen aufbringt und

ein Druckverfahren zum Erzeugen eines Bildes eines Aufzeichnungsbereiches fortschreiten läßt, der einem Abtasten durch N-faches Abtasten und N-1-faches Zuführen des Aufzeichnungsmediums entspricht.

18. Tinte, die für eine Verwendung bei einer Tintenstrahlkartusche geeignet ist, (die anfänglich mit der Tinte gefüllt ist oder erneut gefüllt wird), wobei die Tintenstrahlkartusche folgendes aufweist: eine erste Kammer (4), in der ein Unterdruckerzeugungsmaterial (3) untergebracht ist und die mit einem Luftverbindungsauslaß (2) für eine Verbindung mit der Umgebungsluft versehen ist, und eine zweite Kammer (6), die im wesentlichen mit Ausnahme eines kleinen Verbindungsteiles (8) für eine Verbindung mit der ersten Kammer (4) an einer von dem Luftverbindungsauslaß (2) entfernten Position geschlossen ist, wobei in der zweiten Kammer die in die erste Kammer, die mit dem Tintenstrahlkopf zu verbinden ist, zu liefernde Tinte direkt untergebracht ist, wobei die Tinte einen oberflächenaktiven Stoff in einer Menge enthält, die die kritische Mizellkonzentration in der Tinte nicht überschreitet, aber die kritische Mizellkonzentration in gereinigtem Wasser überschreitet.

19. Tinte gemäß Anspruch 18, wobei die Tinte eine Tinte mit einer Oberflächenspannung von 30 dyn/cm bis 55 dyn/cm ist.

20. Tinte gemäß Anspruch 19, wobei der vorbestimmte Gehalt in der Tinte innerhalb des Bereiches ist, der die Hälfte des Wertes der Summe der kritischen Mizellkonzentration in Tinte und der kritischen Mizellkonzentration in gereinigtem Wasser nicht überschreitet.

21. Verfahren zum Tintenstrahlaufzeichnen unter Verwendung einer Tinte gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20 und einer Tintenstrahlkartusche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 oder einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17.

22, Verfahren zum Tintenstrahlaufzeichnen gemäß Anspruch 21, das ein Verfahren zum Farbaufzeichnen ist, bei dem mit Tinten mehrerer Farben auf einem Aufzeichnungsmedium nacheinander aufgezeichnet werden kann, wobei sämtliche Tinten der mehreren Farben Tinten gemäß Anspruch 15 oder Anspruch 16 sind.

23. Verfahren zum Tintenstrahlaufzeichnen gemäß Anspruch 21, das einen Tintenstrahlkopf anwendet, der bei einem vorbestimmten Temperaturzustand zu steuern ist, wobei die Tinte einen oberflächenaktiven Stoff in einer Menge enthält, die die kritische Mizellkonzentration in der Tinte in Bezug auf die Beziehung zwischen der Oberflächenspannung gemäß Anspruch 16 und der Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes bei dem vorbestimmten Temperaturzustand nicht überschreitet, und die Tinte den oberflächenaktiven Stoff in einer Menge enthält, die die kritische Mizellkonzentration in gereinigtem Wasser in Bezug auf eine Beziehung zwischen der Oberflächenspannung und der Konzentration des oberflächenaktiven Stoffes überschreitet.

24. Verfahren zum Tintenstrahlaufzeichnen gemäß Anspruch 23, wobei die vorbestimmte Temperatur innerhalb des Bereiches ist, der 15ºC überschreitet und 40ºC nicht überschreitet.

25. Verfahren zum Tintenstrahlaufzeichnen gemäß Anspruch 21, wobei der vorbestimmte Gehalt in der Tinte innerhalb des Bereiches ist, der die Hälfte des Wertes der Summe der kritischen Mizellkonzentration in der Tinte und der kritischen Mizellkonzentration in gereinigtem Wasser nicht überschreitet.