DE10125957A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Tintenkartusche - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenkartusche (1) für Tintenstrahldruckeinrichtungen, welche einen mit Tinte gefüllten Tintentank (2) mit einem Tintenauslass (4) umfasst, der nach außen mit einem flüssigkeitsdichten Verschlusselement (5) verschlossen ist und auf dem innen ein Filterelement (6) angebracht ist, mit den Verfahrensschritten: DOLLAR A - Bereitstellen einer Tintenkartusche (1) mit leerem Tintentank (2), der mindestens eine offene Einfüllöffnung (9) hat; DOLLAR A - Befüllen des Tintentanks (2) mit Tinte durch die Einfüllöffnung (9); DOLLAR A - Zentrifugieren der Tintenkartusche (1), wobei der Tintentank (2) bezüglich der Zentrifugenachse (A) so orientiert ist, dass der Tintenauslass (4) radial außen liegt und die Tinte durch das Filterelement (6) in den Tintenauslass (4) bis zum Verschlusselement eindringt; DOLLAR A - Verschließen der Einfüllöffnung (9). DOLLAR A Durch das Zentrifugieren kann eine besonders rationelle, vollständige und sichere Füllung des Tintenauslasses (4) mit Tinte erreicht werden. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenkartusche für Tintenstrahldruckeinrichtungen, welche einen mit Tinte gefüllten Tintentank mit einem Tintenauslass umfasst, der nach außen mit einem flüssigkeitsdichten Verschlusselement verschlossen ist und auf dem innen ein Filterelement angebracht ist. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Tintenkartuschen sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen als austauschbare Verbrauchsmittel zur Versorgung von Tintenstrahldruckern und -plottern mit Tinte bekannt. Unabhängig von der jeweiligen konkreten Ausführungsform ist als eigentlicher Tintenspeicher ein Tintentank vorhanden, der bei der Bereitstellung zur Benutzung mit Tinte gefüllt ist, und zwar entweder mit frei fließender Tinte oder einem schwammartigen, tintenspeichernden Schaum.

Zum Anschluss an die Druckeinrichtung weist dieser Tintentank als Tintenentnahmeöffnung einen Tintenauslass auf, der zumeist als auf einer Seite der Tintenkartusche angeschlossener, rohrförmiger Tintenentnahmestutzen ausgebildet ist, in den beim Einsetzen der Kartusche in einen Drucker eine Tintenentnahme-Hohlnadel von außen eingesetzt bzw. eingestochen wird. Um sicherzustellen, dass vor dem Einsetzen der Tintenkartusche in einen Drucker keine Tinte aus dem Tintenauslass austritt, ist der Tintenauslass zunächst nach außen mit einem flüssigkeitsdichten Verschlusselement verschlossen, beispielsweise durch eine außen auf dem Tintenentnahmestutzen angebrachte Sigelfolie oder durch ein in den Entnahmestutzen außen eingesetztes, zur Tintenentnahme durchstechbares Septum oder eine entsprechende zunächst geschlossene Dichtungsanordnung.

Für eine einwandfreie Funktion ist es erforderlich, dass innen, d. h. im Durchgang des Tintenauslasses, ein Filterelement angebracht ist, welches dafür sorgt, dass in der Tinte im Tintentank enthaltene Gasbläschen zurückgehalten werden, die nämlich ansonsten zu Funktionsstörungen des Druckkopfes führen könnten. In der Praxis ist ein derartiges Filterelement häufig als feinmaschiges Sieb ausgebildet, welches vom Inneren des Tintentanks auf dem als Tintenauslass dienenden Tintenentnahmestutzen angebracht ist.

Die Befüllung des Tintentanks erfolgt bei der Herstellung in der Regel durch im Deckel angeordnete Befüllöffnungen, die anschließend verschlossen werden. Für die Tintenfüllung ist dabei unter anderem von besonderer Bedeutung, dass der Bereich des Tintenauslasses zwischen dem Verschlusselement und dem Filterelement vollständig mit Tinte gefüllt wird. Ansonsten könnte von der durch das Verschlusselement eingestochenen Tintenentnahmenadel des Druckers keine Tinte angesaugt werden, die nämlich durch die Gas-Flüssigkeits- Trennwirkung aufgrund der wirkenden Kapillarkräfte am Filterelement ansteht und somit vom Drucker nur Luft angesaugt würde.

Um sicher zu stellen, dass bei einer befüllten Tintenkartusche der Raum in dem Tintenauslass zwischen dem Filterelement und dem Verschlusselement sicher mit Tinte gefüllt bzw. benetzt ist, ist in der EP 0 864 428 A2 bereits vorgeschlagen worden, die zunächst im Tintentank enthaltene Luft vor der Befüllung mit Tinte zu evakuieren. Dadurch fällt die gasförmige Komponente, welche für die kapillarkraftbedingte Sperrfunktion des Filtersiebs maßgeblich ist, weitgehend weg, so dass die Tinte nunmehr lediglich unter Überwindung des Strömungswiderstands des Filterelements in den Tintenauslass bis zum Verschlusselement einfließen kann.

Nachteilig an dem vorbekannten Verfahren ist jedoch, dass vor dem Einfüllen der Tinte in den Tintentank darin ein derart hohes Vakuum erzeugt werden muss, dass sowohl die Rückhaltewirkung des in dem Tintentank angeordneten tintenspeichernden Schaums als auch die Sperrwirkung des Filtersiebes so weit reduziert werden muss, dass die Tinte allein unter der Wirkung der Schwerkraft bis zum Verschlusselement durchfließt und den Tintenauslass füllt. Durch das hohe erforderliche Vakuum nahe des Siedepunkts der Tinte sind unerwünschte Verdampfungseffekte unvermeidbar. Außerdem ist, insbesondere bei kurzen Zykluszeiten der Befüllung, unter Umständen schwierig zu gewährleisten, dass der Tintenauslass zwischen dem Filter- und dem Verschlusselement tatsächlich vollständig mit Tinte gefüllt ist.

Angesichts dieser Problematik besteht die Motivation der Erfindung darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung einer Tintenkartusche mit den eingangs genannten Merkmalen zur Verfügung zu stellen, welches die vorgenannten Nachteile verringert bzw. vermeidet. Insbesondere soll sicher gestellt sein, dass der Tintenauslass zwischen dem Verschlusselement und dem Filterelement möglichst vollständig mit Tinte gefüllt ist, ohne die Nachteile aus der Verwendung eines relativ hohen Vakuums bei der Befüllung in Kauf nehmen zu müssen.

Zur Lösung dieser Problematik wird erfindungsgemäß ein Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten vorgeschlagen:

• - Bereitstellen einer Tintenkartusche mit leerem Tintentank, der mindestens eine offene Einfüllöffnung hat;
• - Befüllen des Tintentanks mit Tinte durch die Einfüllöffnung;
• - Zentrifugieren der Tintenkartusche, wobei der Tintentank bezüglich der Zentrifugenachse so orientiert ist, dass der Tintenauslass radial außen liegt und die Tinte durch das Filterelement in den Tintenauslass bis zum Verschlusselement eindringt;
• - Verschließen der Einfüllöffnung.

Zur Durchführung dieses Verfahrens, insbesondere des Zentrifugierens, sieht die Erfindung bei einer Vorrichtung zur Herstellung einer Tintenkartusche eine Zentrifuge mit einem drehend antreibbaren Rotor vor, der Halterungseinrichtungen aufweist, in die zumindest eine Tintenkartusche derart einsetzbar ist, dass der Tintenauslass radial bezüglich der Zentrifugenachse nach außen gerichtet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst, wie dies im Stand der Technik bekannt ist, eine Tintenkartusche mit leerem Tintentank zur Verfügung gestellt, bei welcher der Tintenauslass bereits geschlossen ist, jedoch zumindest noch eine offene Einfüllöffnung vorhanden ist, zumeist im Deckel. An oder in diese Einfüllöffnung wird eine Einfülldüse der Befüllmaschine an- bzw. eingesetzt und mit Tinte beaufschlagt, die dadurch in den Tintentank einströmt. Zur Beschleunigung des Einfüllvorgangs kann die Tinte beim Einfüllen mit Druck beaufschlagt werden und zusätzlich oder alternativ dazu die in dem Tintentank enthaltene Luft abgezogen werden, so dass die Tinte in dieses Volumen hereingesogen wird. Wie die Tinte im einzelnen in den Tintentank eingefüllt wird, kann im Einzelfall von der konkreten Ausgestaltung der Tintenkartusche abhängig gemacht werden, beispielsweise ob diese mit tintenspeicherndem Schaum gefüllt ist oder die Tinte frei fließend aufnimmt, sowie von den Möglichkeiten der Füllmaschine, welche die Tinte unter Atmosphärendruck einspritzt oder durch eine Unterdruckpumpe in den Tintentank einsaugt. Maßgeblich ist hier in erster Linie, dass der Tintentank bis zu dem angestrebten Füllstand mit Tinte gefüllt ist.

Bedingt durch die kapillare Trennwirkung des Filterelements, beispielsweise eines feinmaschigen Siebs, wird die in den Tintentank eingefüllte Tinte nicht oder allenfalls zu einem geringen Teil durch das Filterelement hindurchtreten und den Raum im Tintenauslass zwischen dem Filterelement und dem äußeren Verschlusselement daher nicht oder nur teilweise ausfüllen. Wie bereits erwähnt, ist für eine ordnungsgemäße Funktion der Tintenkartusche jedoch unabdingbar, dass zwischen dem Verschlusselement und dem Filterelement möglichst keine Luftblasen vorliegen, die ansonsten zu erheblichen Funktionsstörungen des Druckers führen könnten, wenn sie von der durch das Verschlusselement hindurchgestochenen Tintenentnahmenadel des Druckers angesogen werden. Hier setzt nun die Erfindung an, um dies auf jeden Fall sicher zu stellen. Im einzelnen sieht dazu der nächste Verfahrensschritt vor, die Tintenkartusche mit dem tintengefüllten Tintentank zu zentrifugieren. Bezüglich der kreisförmigen Zentrifugenbahn wird die Tintenkartusche dabei so eingesetzt, dass sich der Tintentank im wesentlichen radial innen befindet und der Tintenauslass mit dem davor angeordneten Filterelement radial nach außen zeigt. In dieser Anordnung befindet sich das Ende des Tintenauslasses mit dem darauf angebrachten Verschlusselement radial gesehen auf dem äußersten Punkt. Durch die Kreisbewegung um die Zentrifugenachse beim Zentrifugieren wirkt durch die damit verbundene Zentrifugalbeschleunigung auf die in dem Tintentank enthaltene Tinte eine radial nach außen gerichtete (Trägheits-)Kraft. Mit dieser radial nach außen gerichteten Kraftkomponente drückt die Tinte gegen das Filterelement in Richtung Tintenauslass bzw. nach außen zu dessen Verschlusselement. Die Beschleunigung a, welche seitens der Tinte in normaler Richtung auf das beispielsweise als Filtersieb ausgebildete Filterelement ausgeübt wird, ist abhängig von der Winkelgeschwindigkeit ω und dem Zentrifugenradius r am Filterelement gemäß der Beziehung:

a = ω²r

Durch eine entsprechende Vorgabe für diese Parameter können Beschleunigungen bis zu mehreren g (mit g = 9,81 m/s²) vorgegeben werden, mit welcher die Tinte durch das Filterelement in den Tintenauslass, d. h. den Zwischenraum zwischen dem Filterelement und dem Verschlusselement gepresst wird. Diese von der Zentrifuge ausgeübte Zentrifugalbeschleunigung kann somit ohne Probleme an die Viskosität der Tinte sowie an die durch die Poren- bzw. Maschengröße sowie das Material des Filterelements bestimmten Kapillaritätskräfte angepasst werden. Durch den erfindungsgemäßen Zwischenschritt des Zentrifugierens der Tintenkartusche kann auf diese Weise sicher gestellt werden, dass der Tintenauslass im Zwischenraum zwischen dem Filterelement und dem Verschlusselement vollständig und gasblasenfrei mit Tinte gefüllt ist.

Ein weiterer überaus positiver Effekt des Zentrifugierens besteht darin, dass in der Tinte im Tintentank eventuell enthaltene Luftbläschen, welche sich beispielsweise beim Befüllen gebildet haben könne, radial nach innen bezüglich der Zentrifugenachse beschleunigt werden. Auf der Innenseite befindet sich die zunächst noch offene Einfüllöffnung, so dass die Möglichkeit besteht, vor dem Verschließen dieser Öffnung die Luft aus dem Tintentank abzuziehen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Zentrifugieren unter Vakuum erfolgt. Dieses Vakuum beträgt bevorzugt ≧ 90 Prozent bezogen auf Atmosphärendruck, was einem Absolutdruck von ca. ≦ 100 mbar unter Normalbedingungen von 1033 mbar entspricht. Die kapillare Flüssigkeits-Gas- Trennwirkung des Filterelements, beispielsweise eines feinmaschigen Filtersiebs, wird dadurch verringert. Je höher das Vakuum ist, desto geringer ist nämlich die Grenzflächenspannung zwischen der Tinte und dem restlichen Gas, so dass die Tinte die Kapillaren des Filterelements benetzen kann und eine geringere Kraft zum Flüssigkeitsdurchtritt erforderlich ist. Dadurch kann bereits bei geringeren Zentrifugalkräften die Tinte sicher durch das Filterelement hindurchtreten und den Raum im Tintenauslass zwischen diesem Filterelement und dem Verschlusselement vollständig ausfüllen.

Das Vakuum beim Zentrifugieren kann jedoch deutlich geringer ausfallen, als bei dem aus der bereits angesprochenen EP 0 864 428 A2 bekannten Verfahren. Während darin nämlich die Tinte lediglich aufgrund der Schwerkraft durch das Filterelement hindurchströmen kann, wird diese Strömung erfindungsgemäß durch die Zentrifugalkraft aktiv unterstützt. Das hat den besonderen Vorteil, dass zum einen die Dampfverluste durch die im Vakuum verdampfende Tinte bei dem erfindungsgemäß geringeren Vakuum deutlich geringer sind und zum anderen durch die schnellere Strömung kürzere Befüllzeiten realisierbar sind.

Das Vakuum kann von außen an die Kartusche angelegt werden, so dass der Tintenauslass, d. h. der Raum zwischen dem Filterelement und dem Verschlusselement durch die offene Einfüllöffnung bzw. das Verschlusselement hindurch evakuiert wird. Hierzu kann das Verschlusselement zweckmäßigerweise gasdurchlässig ausgebildet sein.

Die Bedingungen beim Zentrifugieren werden bevorzugt so vorgegeben, dass dabei im Bereich des Tintenauslasses mit dem Filterelement eine Zentrifugalbeschleunigung von mehreren g ausgeübt wird. Dadurch wird die radial nach außen gerichtete Komponente der durch die Zentrifugalbeschleunigung wirkenden Trägheitskraft proportional erhöht. So können beispielsweise durch eine Zentrifuge bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 1000 U/min und einem Zentrifugenradius von r = 0,2 m Beschleunigungswerte von ca. 5,6 g mit g = 9,81 m/s² erreicht werden. Die dadurch im Vergleich zum Stand der Technik hohe Kraft sorgt dafür, dass die Tinte schnell durch das Filterelement hindurchströmt und der Tintenauslass bis hin zum Verschlusselement mit Sicherheit vollständig mit Tinte gefüllt ist und dort keine Gasbläschen verbleiben.

Wie bereits weiter oben angesprochen worden ist, besteht sowohl die Möglichkeit, dass das Befüllen des Tintentanks mit Tinte vor dem Zentrifugieren im wesentlichen unter Atmosphärendruck, d. h. Umgebungsdruck erfolgt, oder auch, dass vor dem Befüllen oder während des Befüllens der Tintentank zumindest teilweise evakuiert wird, so dass die Tinte von außen in das Volumen hereingesogen wird. Um die Befüllung zu beschleunigen, kann die Tinte weiterhin mit Überdruck in den Tintentank eingeleitet werden.

Im Anschluss an das Zentrifugieren ist der Tintenauslass zwischen dem Filterelement und dem Verschlusselement vollständig mit Tinte gefüllt, so dass die Einfüllöffnung für die Tinte nunmehr verschlossen werden kann. Um dem entgegenzuwirken, dass sich die in dem Tintentank verbleibende Restluft in der eingefüllten Tinte löst bzw. darin Gasbläschen bildet, kann vorgesehen sein, dass vor dem Verschließen der Einfüllöffnung die in dem Tintentank verbleibende Restluft zumindest teilweise aus dem Tintentank entfernt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass an die Einfüllöffnung Unterdruck angelegt wird, und während dessen die Einfüllöffnung beispielsweise durch Einpressen einer Kugel dicht verschlossen wird. Alternativ ist es möglich, dass die Restluft durch elastisches Zusammenpressen des Tintentanks von der Tinte durch die Einfüllöffnung nach außen verdrängt wird. Durch Deformieren des Tintentanks, beispielsweise seitliches Zusammenquetschen des Kunststoffbehälters, steigt die im wesentlichen inkompressible Tinte in dem Tintentank bis zur Einfüllöffnung an und drückt dabei die Luft durch diese Einfüllöffnung nach außen. Wenn die Tinte dabei unmittelbar an der Einfüllöffnung ansteht, kann diese wiederum durch Setzen eines Verschlusselements geschlossen werden. Dies hat im wesentlichen den selben Effekt, wie als wenn der Tintentank durch Anlegen von Vakuum evakuiert wird, wobei jedoch keine zusätzliche Vakuumpumpe erforderlich ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann bevorzugt auch für solche Tintenkartuschen angewendet werden, bei denen der Tintentank zumindest teilweise mit einem tintenspeichernden Schaumkörper gefüllt ist. Dabei handelt es sich um einen offenporigen Schaum, welcher die Tintenfüllung aufgrund der wirkenden Kapillaritätskräfte unter negativem Druck hält, so dass sie nicht unkontrolliert aus dem Tintenauslass herausfließen kann. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei besonders vorteilhaft, da die in dem Schaumkörper zurückgehaltene Tinte durch die wirkenden Zentrifugalkräfte dennoch in Richtung Filterelement strömt und den Tintenauslass vollständig ausfüllt. Auf Tintentanks mit frei fließender Tinte ist das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich ebenfalls anwendbar.

Der Tintenauslass kann bei der Tintenkartusche als rohrförmiger Dom ausgebildet sein, welcher einen Rohrabschnitt bildet, der außen mit dem Verschlusselement verschlossen ist und auf dem innen als Filterelement beispielsweise ein feinmaschiges Sieb angebracht ist. Das Volumen dieses Doms muss vollständig mit Tinte gefüllt sein, so dass eine durch das Verschlusselement eingestochene Tintenentnahmenadel eines Druckers Tinte durch das Filterelement ansaugen kann. Dies wird durch das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig vom Volumen des Doms gewährleistet. Das Verschlusselement, welches außen am Tintenauslass angebracht ist, kann als durchstechbares Septum ausgebildet sein, welches eine eingestochene Tintenentnahmenadel abdichtet, oder auch als Siegelfolie, welche außen aufgeschweißt oder aufgeklebt wird. Kombinationen aus Septum und Siegelfolie können ebenfalls vorgesehen sein. Damit die im Tintenauslass vor dem Zentrifugieren befindliche Luftmenge austreten kann, kann das Verschlusselement gasdurchlässig ausgebildet sein.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung einer Tintenkartusche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sieht eine Zentrifuge mit einem drehend antreibbaren Rotor vor, der Halterungseinrichtungen aufweist, in die zumindest eine Tintenkartusche derart einsetzbar ist, dass der Tintenauslass mit dem Filterelement radial bezüglich der Zentrifugenachse nach außen gerichtet ist. Vorzugsweise ist der Rotor in einem evakuierbaren Vakuumbehälter angeordnet. Die Halterungseinrichtungen weisen vorzugsweise einen Halterahmen oder dergleichen auf, in den eine oder mehrere Tintenkartuschen nur in der richtigen Orientierung, d. h. mit nach außen gerichtetem Tintenauslass eingesetzt werden können. Auf diese Weise wird vermieden, dass die Tintenkartuschen zum Zentrifugieren versehentlich falsch eingesetzt werden. Der gesamte Rotor kann in einem Vakuumbehälter angeordnet sein, der an eine Vakuumpumpe anschließbar ist. Dieser Vakuumbehälter kann beispielsweise als senkrecht stehende zylindrische Trommel ausgebildet sein, dessen Oberseite als Deckel ausgebildet ist und in dem der Rotor konzentrisch angeordnet ist. Durch den geöffneten Deckel kann der Rotor durch Einsetzen der Tintenkartuschen in axialer Richtung bequem bestückt bzw. entladen werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Halterungseinrichtungen lösbar einsetzbare Wechselkassetten umfassen, in welche jeweils eine Mehrzahl von Tintenkartuschen einsetzbar ist. Dadurch, dass mehrere dieser Wechselkassetten bereitgestellt werden, kann die Zeit für die Bestückung der Zentrifuge bzw. die Entnahme der zentrifugierten Kartuschen erheblich verkürzt werden. Dies kommt einer rationellen Fertigung entgegen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 zeigt schematisch eine Tintenkartusche im Schnitt;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zentrifuge von oben;

Fig. 3, 4, 5 schematische Schnittansichten einer Kartusche bei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch eine Tintenkartusche, welche als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist. Diese umfasst einen im wesentlichen quader- bzw. kastenförmigen Tintentank 2, der auf seiner Oberseite mit einem darauf angebrachten Deckel 3 verschlossen ist. Auf der Unterseite des Tintentanks 2 ist ein Tintenauslass 4 ausgebildet, welcher als einstückig mit dem Tintentank 2 gefertigter Rohrstutzen ausgebildet sein kann. In der dargestellten Ausführung schließt der Tintenauslass 4 mit seinem inneren Ende bündig mit dem Inneren des Tintentanks 2 ab. Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass dieser rohrförmige Stutzen des Tintenauslassen 4 als sogenannter Dom in das Innere des Tintentanks 2 hineinragt.

Außen ist der Tintenauslass 4 durch eine heiß aufgesiegelte oder geklebte, flüssigkeitsdichte Siegelfolie 5 verschlossen. Diese bildet somit ein Verschlusselement, welches von einer Tintenentnahmenadel eines Druckers zur Tintenentnahme durchstochen werden kann.

Auf dem inneren Ende des Tintenauslasses 4, also in der Verbindungsöffnung zum Inneren des Tintentanks 2, ist als Filterelement ein feinmaschiges Filtersieb 6 angebracht, welches sich über den gesamten Durchgangsquerschnitt des Tintenauslasses 4 erstreckt. Dadurch werden kleine Gasbläschen oder Fremdkörper, welche in der Tinte enthalten sein können, zurückgehalten.

Innerhalb des Tintenauslasses 4 kann eine Dichtung 7 vorgesehen sein, beispielsweise wie dargestellt in, Form eines Dichtrings 7, oder auch als durchstechbares Septum, welches dann gleichzeitig die Verschlussfunktion der Siegelfolie 5 mit übernehmen könnte.

Das Innere des Tintentanks 2 ist mit Tinte gefüllt, und zwar entweder freifließend oder in einem tintenspeichernden Schaumkörper 8, welcher Tinte aufgrund der Kapillarwirkung seiner Poren unter negativem Druck speichern kann.

In dem Deckel 3 ist zumindest eine Einfüllöffnung 9 eingebracht, welche durch ein Verschlusselement 10, beispielsweise eine eingesetzte Kugel verschlossen wird.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Blick in eine Zentrifuge 11 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Zentrifugierens. Diese umfasst eine drehend um eine Zentrifugenachse A antreibbaren Rotor 12. Dieser Rotor 12 weist außen eine Halterung 13 auf, in welche bevorzugt mehrere Tintenkartuschen 1 so einsetzbar sind, dass der Tintenauslass 4 bezüglich der Zentrifugenachse A im wesentlichen radial nach außen gerichtet ist. Die Halterung 13 kann auch als Wechselkassette ausgebildet sein, die mehrere Tintenkartuschen 1 aufnehmen kann und als Ganzes an dem Rotor 12 austauschbar angebracht ist.

Der Rotor 12 ist in einer evakuierbaren Vakuumkammer 14 untergebracht, welche an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe anschließbar ist.

Die wesentlichen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im folgenden anhand der Darstellungen in Fig. 3 bis 5 erläutert:

In Fig. 3 wird durch einen Einfüllstutzen 15 einer Befüllmaschine durch die Einfüllöffnung 9 Tinte ins Innere des Tintentanks 2 eingefüllt. Zur Beschleunigung dieses Einfüllvorgangs und zur Verhinderung von Blasenbildung kann der Tintentank 2 währenddessen oder zuvor unter Vakuum gesetzt werden.

Wie in Fig. 3 deutlich erkennbar ist, kann die eingefüllte Tinte aufgrund der wirkenden Kapillarkräfte nicht durch das Filtersieb 6 in das Innere des Tintenauslasses 4 hindurchtreten. Der Raum zwischen der Siegelfolie 5 und dem Filtersieb 6 bleibt somit trocken.

Fig. 4 zeigt die Tintenkartusche 1 in die Halterung 13 der Zentrifuge 11 eingesetzt. Aufgrund der Drehbewegung des Rotors 12 drückt die Tinte unter Einfluss der radial nach außen gerichteten Zentrifugalkraft F im wesentlichen normal auf das Filtersieb 6. Wird diese Zentrifugalkraft F größer als die Rückhaltekraft durch die am Filtersieb 6 wirkenden Kapillarkräfte, strömt die Tinte durch dieses Filtersieb 6 in den Tintenauslass 4 ein und füllt diesen bis nach vorn zur Siegelfolie 5 vollständig aus. Während des Zentrifugierens kann das Innere der Vakuumkammer 14 evakuiert werden, beispielsweise auf 90% des umgebenden Atmosphärendrucks. Dieses Vakuum steht durch die Einfüllöffnung ebenfalls an dem Filtersieb 6 an, so dass die für die Flüssigkeits-Luft- Trennung verantwortlichen Kapillarkräfte wegfallen. Als Folge davon kann die Tinte mit geringerer Kraft durch das Filtersieb 6 hindurchtreten, d. h. bereits bei einer geringeren Zentrifugalbeschleunigung kann eine sichere Füllung des Tintenauslasses 4 erreicht werden. Nach dem Zentrifugieren ist der Tintenauslass 4, wie in Fig. 5 dargestellt, zwischen Filtersieb 6 und Siegelfolie 5 vollständig mit Tinte gefüllt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass eine von außen durch die Siegelfolie 5 eingestochene Hohlnadel eines Druckers Tinte sicher ansaugen kann.

Im letzten Schritt wird die Einfüllöffnung 9 durch Einsetzen eines Verschlusselements 10, beispielsweise einer Kugel, verschlossen. Zuvor kann der oberhalb der Tinte frei bleibende Raum in dem Tintentank 2 evakuiert werden, um Druckschwankungen während des Transports und der Lagerung ausgleichen zu können.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung einer Tintenkartusche (1) für Tintenstrahldruckeinrichtungen, welche einen mit Tinte gefüllten Tintentank (2) mit einem Tintenauslass (4) umfasst, der nach außen mit einem flüssigkeitsdichten Verschlusselement (5) verschlossen ist und auf dem innen ein Filterelement (6) angebracht ist, mit den Verfahrensschritten:

• - Bereitstellen einer Tintenkartusche (1) mit leerem Tintentank (2), der mindestens eine offene Einfüllöffnung (9) hat;
• - Befüllen des Tintentanks (2) mit Tinte durch die Einfüllöffnung (9);
• - Zentrifugieren der Tintenkartusche (1), wobei der Tintentank (2) bezüglich der Zentrifugenachse (A) so orientiert ist, dass der Tintenauslass (4) radial außen liegt und die Tinte durch das Filterelement (6) in den Tintenauslass (4) bis zum Verschlusselement eindringt;
• - Verschließen der Einfüllöffnung (9).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrifugieren unter Vakuum erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum ≧ 90% beträgt bezogen auf Atmosphärendruck.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zentrifugieren im Bereich des Tintenauslasses (4) auf das Filterelement (6) eine Zentrifugalbeschleunigung von mehreren g ausgeübt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Tintentank (2) vor dem Befüllen oder während des Befüllens mit Tinte zumindest teilweise evakuiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Befüllen des Tintentanks (2) mit Tinte im wesentlichen unter Atmosphärendruck, d. h. Umgebungsdruck erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befüllen die Tinte mit Überdruck in den Tintentank (2) eingeleitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verschließen der Einfüllöffnung (9) die nach dem Befüllen mit Tinte in den Tintentank (2) verbleibende Restluft zumindest teilweise entfernt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Restluft durch elastisches Zusammenpressen des Tintentanks (2) von der Tinte durch die Einfüllöffnung (9) nach außen verdrängt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschließen der Einfüllöffnung (9) unter Vakuum erfolgt.

11. Vorrichtung zur Herstellung einer Tintenkartusche (1), insbesondere nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Zentrifuge (11) mit einem drehend antreibbaren Rotor (12), der Halterungseinrichtungen (13) aufweist, in die zumindest eine Tintenkartusche (1) derart einsetzbar ist, dass der Tintenauslass (4) radial bezüglich der Zentrifugenachse (A) nach außen gerichtet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) in einem evakuierbaren Vakuumbehälter (14) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungseinrichtungen (13) lösbar einsetzbare Wechselkassetten umfassen, in welche jeweils eine Mehrzahl von Tintenkartuschen (1) einsetzbar ist.