CH691454A5 - Patrone, insbesondere Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers. - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspatrone, insbesondere eine Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Patrone ist aus der EP-A-519 457 bekannt. Ein Gehäuse enthält einen mit Tinte gefüllten Beutel. Der Rand der Beutelöffnung ist abdichtend mit einem Vorsprung des Gehäusebodens verbunden. Auf dem Vorsprung ist ein Unterdruckventil in Form einer geschlitzten Blase montiert. Das Ventil ist zwischen dem Innenraum des Beutels und einer kleinen Kammer angeordnet, die im Gehäuseboden durch einen Dichtstopfen abgeschlossen ist. Beim Einsetzen in einen Druckkopf wird der Stopfen von einer Hohlnadel durchstochen. Der Druckkopf wird dann über das Ventil und die Kammer mit Tinte aus dem Beutel versorgt.

   Die geschlitzte Blase sorgt dabei für einen gewissen Unterdruck in der Kammer, damit die Tinte nicht aus dem Druckkopf ausläuft. Bei zunehmendem Unterdruck deformiert sich die geschlitzte Blase, sodass sich der Schlitz öffnet und Tinte in die Kammer und damit zum Druckkopf nachfliesst. Der mit der geschlitzten Blase erzeugte Unterdruck in der Kammer ist allerdings nicht genau einstellbar, weil er von vielen Faktoren wie Material, Form und Wandstärke der Blase, Anordnung des Schlitzes usw. abhängt. 



  Ein Ink-Jet-Druckkopf mit einem Beutel, welcher Tinte enthält, und einem Unterdruckventil zwischen dem Beutelinnern und einer mit der Düsenplatte kommunizierenden kleineren Kammer ist ferner  aus der EP-A-238 829 bekannt. In diesem Fall besteht das Unterdruckventil aus einem pilzförmigen elastomeren Körper, dessen zentraler Bereich an einem Zwischenboden befestigt ist. Die Peripherie des tellerförmigen Teils des Körpers liegt unter Vorspannung an der Unterseite des Zwischenbodens an. Der Zwischenboden hat innerhalb der Peripherie Durchtrittsöffnungen. Auch bei dieser Lösung ist die Einstellung des gewünschten Unterdrucks in der kleinen, mit der Düsenplatte kommunizierenden Kammer unterhalb des Unterdruckventils relativ ungenau, weil die Tinte an der schwächsten Stelle längs der relativ langen Peripherie des tellerförmigen Teils durchfliesst. 



  Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Patrone gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, dass der \ffnungsdruck des Unterdruckventils gut reproduzierbar und über lange Zeit konstant ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. 



  Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Tintenpatrone. 



  Die Patrone nach Fig. 1 hat ein Gehäuse 1 mit einem topfförmigen Unterteil 2 und einem topfförmigen Oberteil 3. Zwischen dem Unterteil 2 und dem Oberteil 3 ist eine topfförmige Membran 4 aus einer Verbundfolie aus PE-EVOH-PE gasdicht eingeschweisst. Die Membran 4 hat eine Barrierewirkung gegen Gasdiffusion. Zwischen der Membran 4 und dem Unterteil 2 ist ein Vorratsraum 5 eingeschlossen, der vollständig mit Tinte 6 gefüllt, also luftfrei ist. Der Oberteil 3 hat eine Luftzufuhröffnung 7, welche den Raum 8 oberhalb der Membran 4 mit der Atmosphäre verbindet. Im Vorratsraum 5 herrscht deshalb unabhängig vom noch vorhandenen Tintenvorrat annähernd Atmosphärendruck, d.h. der Druck am unteren Ende des Vorratsraums 5 schwankt je nach Vorratsmenge zwischen etwa 4 und 0 mbar.

   Der Boden 12 des Unterteils 2 ist abgestuft und hat einen Vorsprung 13 mit einer \ffnung 14, in welche ein elastomerer Dichtstopfen 15 abdichtend eingesetzt ist. Beim Einsetzen der Patrone in den Druckkopf wird dieser  Stopfen 15 durch eine Hohlnadel des Druckkopfs durchstochen, sodass eine Verbindung vom Vorratsraum 5 zum Druckkopf hergestellt ist. Auf die Stufe 16 des Bodens 12 ist ein Zwischenboden 17 abdichtend aufgesiegelt oder aufgeschweisst. Zwischen Boden 12 und Zwischenboden 17 ist damit eine Kammer 18 gebildet, deren Volumen wesentlich kleiner ist als das Anfangsvolumen des Vorratsraums 5. Der Zwischenboden 17 hat exzentrisch eine Durchtrittsöffnung 19 für Tinte. Zwischen dem Boden 12 und dem Zwischenboden 17 ist ein Druckreduzierventil 23 eingesetzt.

   Es umfasst eine Membran 24, welche längs ihres Randes abdichtend mit der Unterseite 26 des Zwischenbodens 17 verbunden ist, z.B. aufgesiedelt. Die Membran 24 hat eine zentrische Bohrung 36, deren Rand gegen die als Ventilsitz wirkende Stirnfläche eines zylindrischen Vorsprungs 37 des Zwischenbodens 17 anliegt. Der Rand der Bohrung 36 ist mittels einer metallenen Tellerfeder 38 gegen die Stirnfläche des Vorsprungs 37 angedrückt. 



  Um die Inbetriebnahme des Druckkopfs nach dem Einsetzen einer neuen Patrone zu erleichtern, kann oberhalb der Membran 4 noch ein plattenförmiger Stössel 31 vorgesehen sein, der mittels eines Drückers 32 eingedrückt werden kann, um im Vorratsraum 5 einen Überdruck zu erzeugen. 



  Im Betrieb wird das Ventil 23 geöffnet, wenn der Unterdruck in der Kammer 18 einen bestimmten Wert überschreitet. Dadurch kann der Unterdruck in der Kammer 18 auf einem praktisch konstanten Wert gehalten werden. Temperatur- und Umgebungsdruckänderungen wirken sich nicht auf diesen Unterdruck aus, sodass die Patrone betriebssicher ist. Die Materialien des Gehäuses 1 und der Membranen 4, 24 können ohne weiteres so gewählt werden, dass jede beliebige bekannte Tinte eingefüllt werden kann. Dadurch ist die Patrone vielseitig in der Anwendung. Weil praktisch der gesamte Innenraum des Gehäuses 1 bis auf das sehr geringe Volumen der Kammer 18 den Vorratsraum 5 bildet, hat die Patrone eine hohe Kapazität.

   Falls beim Einsetzen der Patrone eine geringe Luftmenge in die Kammer 18 eindringen sollte, wirkt sich eine Temperaturerhöhung nicht aus, weil die sehr geringe Volumenänderung dieser kleinen Luftmenge durch die Elastizität der Membran 24  aufgefangen wird. Die Membran 24 hat also eine Doppelfunktion: Einerseits steuert sie den Unterdruck in der Kammer 18 im Betrieb, andererseits gleicht sie geringfügige Volumenänderungen bei steigender Temperatur aus. Wegen der metallenen Feder 38 ist die Schliesskraft des Ventils 23 gut reproduzierbar und über lange Zeit konstant. Die Schliesskraft ist so bemessen, dass der Unterdruck in der Kammer 18 etwa 3-20 mbar, vorzugsweise etwa 5-9 mbar beträgt. 

Claims (6)

1. Patrone, insbesondere Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers, umfassend ein Gehäuse (1) mit einem Vorratsraum (5), der mit freier Flüssigkeit (6) gefüllt ist, wobei der Vorratsraum (5) mit einem Abschlusselement (15) in einer ersten \ffnung (14) zum Aufstecken auf ein Anschlussglied eines Tropfenerzeugers verbunden ist, und wobei das Gehäuse (1) eine zweite \ffnung (7) für die Zufuhr von Luft aufweist, wobei der Vorratsraum (5) über ein Druckreduzierventil (23) mit einer Kammer (18) verbunden ist, die mit der ersten \ffnung (14) kommuniziert und ein wesentlich kleineres Volumen hat als der Vorratsraum (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (18) vom Vorratsraum (5) durch eine Zwischenwand (17) abgetrennt ist, dass auf der dem Vorratsraum (5) abgewandten Seite (26) der Zwischenwand (17) eine Membran (24) angeordnet ist,

deren äusserer Rand abdichtend mit der Zwischenwand (17) verbunden ist, dass die Membran (24) zentrisch eine Durchtrittsöffnung (36) aufweist, deren Rand durch eine Feder (38) gegen eine Stirnfläche eines Vorsprungs (37) der Zwischenwand (17) angedrückt ist, und dass die Zwischenwand (17) beabstandet vom Vorsprung (37) eine weitere Durchtrittsöffnung (19) aufweist.

2. Patrone nach Anspruch 1, wobei der Vorratsraum (5) an der der ersten \ffnung (14) gegenüberliegenden Seite durch eine flexible weitere Membran (4) abgeschlossen ist und die zweite \ffnung (7) in einen Raum (8) zwischen der weiteren Membran (4) und dem Gehäuse (1) mündet, und wobei der Vorratsraum (5) luftfrei ist.

3. Patrone nach Anspruch 2, wobei die weitere Membran (4) aus einer Verbundfolie, insbesondere aus einer PE-EVOH-PE-Folie gebildet ist.

4.

Patrone nach Anspruch 2 oder 3, wobei im Raum (8) ein Stössel (31) angeordnet ist, der mittels eines Drückers (32) zum Erzeugen eines Überdrucks im Vorratsraum (5) betätigbar ist.

5. Patrone nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Feder (38) aus Metall besteht.

6. Patrone nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die durch das Druckreduzierventil (23) bewirkte Druckdifferenz zwischen dem Vorratsraum (5) und der Kammer (18) 3-20 mbar beträgt.