-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbewahrung
einer Patrone für Tintenstrahldrucker, wobei die Patrone
einen Druckkopf mit einer Düsenplatte mit Düsen
aufweist, und wobei die Aufbewahrungsvorrichtung einen Träger
aufweist, der zu einer selektiven ortsfesten Verbindung mit der Patrone
ausgebildet ist, und wobei der Träger ein Dichtungselement
aufweist, das zur Abdichtung der Düsen gegenüber
der Umgebung ausgebildet ist, wenn die Patrone mit den Träger
verbunden ist.
-
Derartige
Aufbewahrungsvorrichtungen sind zum Transport sowie zur Lagerung
fabrikneuer sowie insbesondere recycelter Tintenpatronen weit verbreitet.
Die Hauptaufgabe derartiger Aufbewahrungsvorrichtungen besteht darin,
die Düsen der Tintenpatrone auch über längere
Aufbewahrungsfristen und Transportstrecken vor einem Austrocknen
zu bewahren und eine Vermischung unterschiedlicher Tinten, wie sie
bei mehrfarbigen Druckköpfen bedingt durch Kapillarkräfte
auftreten kann, unbedingt zu vermeiden.
-
Auch
wenn die vorliegende Erfindung eine externe Aufbewahrungs- und Transportvorrichtung für
Tintenstrahldruckerpatronen betrifft, können die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung – insbesondere das verwendete
Dichtungselement – auch auf die innerhalb von Tintenstrahldruckern
befindlichen Elemente zur Abdichtung aktuell nicht benötigter
Tintenpatronen übertragen werden.
-
Bei
einer aus der
DE 43
44 746 A1 bekannten Aufbewahrungsvorrichtung wird eine
Tintenpatrone in einem als Kunststoffformteil ausgebildeten Träger
rastend arretiert. Über mit entsprechenden Ausformungen
der Tintenpatrone zusammenwirkende Einführschrägen
wird die Düsenplatte beim Einlegen gegen ein gummiartiges
Dichtungselement gedrückt und dort in einer Endlage mittels
eines Sperrklinken- oder Rastelements unter Aufbringung einer Vorspannung
gehalten.
-
Ein
Problem bei der bekannten Aufbewahrungsvorrichtung liegt in den
Eigenschaften des gummiartigen Dichtungselements begründet.
Bei Stößen und Vibrationen, wie sie insbesondere
beim Transport der Patronen auftreten können, kommt es
aufgrund unvermeidlicher Toleranzen zwischen Träger und
Tintenpatrone zu geringfügigen Relativbewegungen zwischen
der Düsenplatte der Patrone und dem Dichtelement, was letztlich
zu einem Verschmieren der Tinte und häufig auch zu Undichtigkeiten
führt.
-
Gemäß der
EP 1 647 405 A1 wird
die Patrone über Federelemente in dem Träger zusätzlich
fixiert, so dass trotz der Toleranzen vibrationsbedingte unerwünschte
Relativbewegungen der Düsenplatte gegenüber dem
Dichtungselement verhindert werden. Derartige Federelemente stellen
jedoch einen konstruktiven Mehraufwand dar.
-
Die
Konzepte bekannter Aufbewahrungsvorrichtungen stoßen an
ihre Grenzen, wenn die Düsenplatten der Tintenpatronen
mit den Düsenstrukturen nicht mehr im Wesentlichen plan
sind, sondern feine, hervorstehende oder zurückspringende
Strukturen aufweisen, wie dies bei vielen heutigen Tintenpatronentypen
der Fall ist. Bei diesen Konstellationen wäre die Anpresskraft
konventioneller gummiartiger Dichtungselemente in bestimmten Bereichen
für eine zuverlässige Dichtwirkung zu gering und
in bestimmten Bereichen zu groß, so dass die empfindlichen
Düsenstrukturen durch zu hohe Andruckkräfte zerstört werden
könnten.
-
Ferner
ist bei den bekannten Aufbewahrungsvorrichtungen nachteilig, dass
die Dichtungselemente an die Ausgestaltung der Düsenreihen
angepasst werden müssen. Beispielsweise sind für
Patronen mit mehreren Düsenreihen (bzw. Grup pen eng beieinander
liegender Düsenreihen), die durch einen größeren
Abstand getrennt sind – typischerweise handelt es sich
dabei um Mehrfarbpatronen – die bekannten gummielastischen
Dichtungselemente stegförmig ausgebildet, wobei jeder Steg
eine Düsenreihe oder Gruppe von Düsenreihen einzeln
abdichtet. Für eine Patrone mit im Vergleich zu vorstehend
beschriebener Patrone identischer äußerer Geometrie,
die jedoch nur eine Düsenreihe oder Gruppe eng beieinander
liegenden Düsenreihen aufweist – typischerweise
eine Einfarb- oder Schwarzpatrone – wird dagegen ein anders
ausgebildetes Dichtungselement verwendet, so dass der Herstellungs-
und Lagerhaltungsaufwand für die mit unterschiedlichen Dichtungselementen
versehenen Aufbewahrungsvorrichtungen hoch ist, wobei auch die Gefahr
von Verwechslungen (Patrone wird in passenden Träger mit
unpassendem Dichtungselement eingeführt) nicht ausgeschlossen
werden kann.
-
Nachteilig
an bekannten Konstruktionen ist ferner, dass keine visuelle Kontrolle
der Düsenplatte auf Beschädigungen oder Verschmutzungen
mehr möglich ist, sobald die Patrone in den Träger
eingesetzt ist, weshalb eine wirksame Qualitätskontrolle erschwert
ist.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufbewahrungsvorrichtung
der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass diese
auch ohne das zwingende Vorhandensein zentrierender Federelemente
od. dgl. eine optimale Dichtwirkung bei Schonung der Düsenstrukturen auch
bei komplexen Düsenplattengeometrien aufweist und gleichzeitig
universell für möglichst viele Patronentypen einsetzbar
ist.
-
Die
Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind aus den abhängigen Patentansprüchen
ersichtlich.
-
Ein
wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass das Dichtungselement
wenigstens teilweise aus einem gelartigen Material besteht. Es hat
sich näm lich herausgestellt, dass ein derartiges gelartiges
Material mit seinen physikalischen Eigenschaften, die zwischen denen
eines Festkörpers und eines Fluids liegen, optimal für
die zuverlässige Abdichtung von Tintenpatronen geeignet
ist, da das gelartige Material bei Vorgabe eines bestimmten Anpressdrucks
praktisch in die Düsenstrukturen hineinfließen
kann und dieser Vorgang auch reversibel ist.
-
Da
die meisten bekannten gelartigen Materialien nicht dazu geeignet
sind, direkt rückstandsfrei mit der Düsenplatte
einer Tintenpatrone in Kontakt zu treten, ist bevorzugt ein Trennmaterial
zwischen dem gelartigen Material und der Düsenplatte vorgesehen; ganz
besonders bevorzugt handelt es sich um ein nachfolgend als Oberfolie
bezeichnetes Folienmaterial.
-
Die
Oberfolie ist bevorzugt als PVC-Weichfolie, insbesondere als sog. ”blue
tape” (blaufarbige Abdeckfolie) ausgebildet, wenngleich
selbstverständlich auch andere Folientypen einsetzbar sind.
-
Durch
die Zusammenwirkung des gelartigen Materials mit einer PVC-Weichfolie
ergibt sich die vorteilhafte Wirkung, dass die Folie bei entsprechender
Vorspannung sehr feine – auch vor- oder zurückspringende – Strukturen
der Düsenplatte formschlüssig umgeben und abdichten
kann, ohne dass es im Bereich der ”Stufen” dieser
Strukturen zu einer Faltenbildung und damit einhergehenden Undichtigkeiten
käme, wie dies z. B. der Fall wäre, wenn ein fester Untergrund,
beispielsweise ein schwammartiges oder einem gummiartiges Material,
mittels eine PVC-Weichfolie klebekaschiert würde.
-
Dagegen
ist die PVC-Weichfolie bei Verwendung eines gelartigen Materials
nicht fest mit dem Gelsubstrat verbunden und kann – bedingt
durch die inhärente Dehn- und Formbarkeit der Weichfolie
und die fehlende Verankerung auf einem Trägermaterial – die
Strukturen der Düsenplatte ohne Faltenbildung formschlüssig
umgeben und damit langzeitstabil abdichten.
-
Falls
vibrationsbedingte Relativbewegungen der Tintenpatrone gegenüber
dem Träger auftreten, kann die Oberfolie ”mitgehen”.
D. h., es findet keine Relativbe wegung zwischen der Oberfolie und
der Düsenplatte statt, so dass es nicht zu Verschmierungen
oder Undichtigkeiten kommt. Vielmehr werden die Relativbewegungen
durch Scherbewegungen innerhalb des gelartigen Materials aufgefangen.
Aus diesem Grund ist eine Fixierung der Tintenpatrone im Träger
durch zusätzliche Federelemente nicht mehr zwingend erforderlich,
da die entsprechenden Relativbewegungen bereits durch das Dichtungselement kompensiert
werden können.
-
Auf
seiner den Düsen abgewandten Rückseite kann das
Dichtungselement direkt mit dem gelartigen Material auf ein Bodenelement
des Trägers aufgebracht (insbesondere aufgeklebt) werden,
so dass das gelartige Material zwischen dem Boden und der Oberfolie
eingeschlossen ist.
-
In
einer alternativen Ausführungsform könnte das
Dichtungselement auch rückseitig mit einer zusätzlichen
Grundfolie verschlossen werden, so dass sich ein geldichtes Kissen
bildet, das z. B. mittels eines Kautschukklebers mit dem Träger
verbunden werden könnte.
-
Bevorzugt
weist das Dichtungselement rückseitig eine im Wesentlichen
plane Grundfläche auf. Dabei liegt die Oberfolie in Randbereichen
an den Boden des Trägers an (und kann mit diesem z. B. verklebt
sein) und bildet in einem inneren Bereich ein mit gelartigem Material
gefülltes Kissen mit einer vorgegebenen Dicke und einer
im nicht eingesetzten Zustand der Patrone im Wesentlichen planen
Anlagefläche zur Anlage der Düsenplatte der Tintenpatrone. Dadurch,
dass durch die Oberfolie eine Art Kissen gebildet wird, ist ein
Auswandern des gelartigen Materials unter dem Druckeinfluss der
Patrone nicht möglich, so dass der Gegendruck durch das
Dichtungselement erhalten bleibt.
-
Die
Anlagefläche des Dichtungselements ist im nicht eingesetzten
Zustand der Patrone zunächst im Wesentlichen eben. Durch
eine dreidimensionale Struktur der Düsenplatte verformt
sich die Anlagefläche bei eingesetzter Patrone und ist
in der Regel dann nicht mehr eben. Die entsprechenden Verformungen
sind jedoch reversibel, so dass der Halter mehrfach ggf. sogar für
unterschiedliche Patronentypen verwendet werden kann.
-
Bevorzugt
ist die Anlagefläche derart dimensioniert, dass verschiedene
Tintenpatronentypen mit ähnlichen äußeren
Abmessungen, jedoch unterschiedlichen Düsenanordnungen
sämtlich durch ein einheitlich dimensioniertes Dichtungselement
abgedichtet werden können, d. h., die Fläche ist
so groß dimensioniert, dass alle vorhandenen Düsenpositionen
abgedichtet werden können.
-
Darüber
hinaus ist die Anlagefläche bevorzugt derart dimensioniert,
dass die Düsen trotz Toleranzen, die bei der selektiven
Verbindung der Tintenpatrone mit dem Träger hinsichtlich
der Relativposition zwischen Düsenplatte und Dichtungselement
auftreten können, von der Dichtungsanordnung stets abgedichtet
werden. Die Tintenpatrone kann in dem Träger problemlos
mit einem gewissen Spiel aufgenommen werden, das zu einer abweichenden
Relativposition zwischen Dichtungselement und Düsenplatte
führt, da die Anlagefläche groß genug
ist, diese Toleranzen auszugleichen. Aus diesem Grunde kann auf
gesonderte Zentriereinrichtungen an dem Träger – wie
z. B. gesonderte Federelemente – verzichtet werden.
-
Der
Träger ist bevorzugt derart ausgebildet, dass bei der selektiven
Verbindung der Tintenpatrone mit dem Träger die Düsenplatte
der Tintenpatrone gegen das Dichtungselement gedrückt wird,
wobei das Dichtungselement um ein vorgegebenes Maß komprimiert
wird. Eine hierzu zweckmäßige Ausgestaltung des
Trägers mit Einführschrägen und Rastelementen
ist aus der
DE 43 44
746 A1 oder der
EP
1 647 405 A1 bekannt, die diesbezüglich durch
Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht werden.
-
Bei
dem gelartigen Material kann es sich bevorzugt um ein Polyurethangel
handeln, das aus wenigstens zwei Komponenten gemischt ist, über
deren Verhältnis die Shore-Härte des Gels einstellbar
ist. Die Shore-Härte des Gels, die Dicke des durch das Gel
gebildeten Kissens sowie das Maß der Kompression des Dichtungselements
durch die Tintenpatrone werden so gewählt, dass eine zuverlässi ge
Abdichtung der Düsenstrukturen bei Einhaltung der maximal zulässigen
Druckkräfte auf die Düsenstrukturen gewährleistet
ist.
-
Um
eine visuelle Inspektion der Düsenplatte und der Düsen
der eingesetzten Patrone durch den Träger hindurch zu ermöglichen,
kann vorgesehen sein, dass das gelartige Material, die Oberfolie
sowie der das Dichtungselement tragende Teil des Trägers im
Wesentlichen transparent ausgebildet sind. Bei herkömmlichen
Aufbewahrungsvorrichtungen wäre dies nicht realisierbar,
da die gummiartigen Dichtungselemente im Gegensatz zu einem Gel
nicht durchsichtig ausgebildet werden können.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft näher
erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Aufbewahrungsvorrichtung;
-
2a–d
verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen
Dichtungselements;
-
3 eine
Vorderansicht der erfindungsgemäßen Aufbewahrungsvorrichtung
gemäß 1;
-
4 eine
Ansicht eines Dichtungselemente-Pads vor der Vereinzelung;
-
5 eine
Schnittdarstellung von 3 entlang der Linie A-A;
-
6 eine
Schnittdarstellung von 3 entlang der Linie B-B;
-
7 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Aufbewahrungsvorrichtung.
-
Gemäß 1 (vgl.
auch die weiteren Ansichten in den 3 sowie 5 bis 7)
weist eine insgesamt mit 10 bezeichnete Aufbewahrungsvorrichtung
für eine – in sämtlichen Figuren nicht
dargestellte – Druckpatrone eines Tintenstrahldruckwerks
einen insgesamt mit 12 bezeichneten einstückigen
Träger aus einem Kunststoffmaterial auf. Der Träger 12 ist
so ausgebildet, dass dieser mit der aufzubewahrenden Tintenpatrone
derart wechselwirkt, dass diese in der Aufbewahrungsstellung mit
der abzudichtenden Düsenplatte mit einer Vorspannung gegen
ein an einem Boden 38 des Trägers 12 befestigtes
Dichtungselement 14 gedrückt wird.
-
Hierzu
weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die nicht dargestellte
Tintenpatrone seitlich hervorstehende Führungsstifte auf,
die beim Einlegen der Patrone in zwei in dem Träger 12 vorgesehene
seitliche Führungsnuten 30 eingreifen. Die Führungsnuten 30 gehen
in einem Bereich kurz vor der Rückwand des Trägers 12 in
Aussparungen 32 über. Wenn die Führungsstifte
der Patrone die Aussparungen 32 erreicht haben (vgl. den
gestrichelten Pfeil in 1), kann die in diesem Stadium
noch schräg in dem Träger sitzende Patrone schließlich
um eine gedachte Schwenkachse 34 in ihre Endlage verschwenkt
werden, so dass die Oberseite der Patrone unterhalb einer Handhabe 28 einrastet.
Dabei wird durch eine mittels der Handhabe 28 ausgeübte
Vorspannung die Patrone mit deren Düsenplatte gegen das
Dichtungselement 14 gedrückt, wobei die Patrone
in dieser Endstellung gerade in dem Träger sitzt, d. h.
Düsenplatte und Dichtungselement verlaufen parallel. Durch
Anheben der Handhabe 28 kann die Patrone auf Wunsch wieder
freigegeben und entnommen werden. Die elektrische Kontaktfläche
der Druckerpatrone wird durch Abstandshalter 40 gegenüber
der Rückwand des Trägers 12 auf Abstand
gehalten.
-
Der
spezifische Mechanismus, mit dem die Patrone in den Träger 12 eingeführt
und dort verrastet wird, hängt selbstverständlich
von dem Typ der Tintenpatrone ab und ist im vorliegenden Zusammenhang
nur beispielhaft zu verstehen.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das Dichtungselement 14 aus
einem gelartigen Material, nämlich Polyurethangel, hergestellt.
Wie aus den 2a bis 2d näher
ersichtlich, hat das Dichtungselement im Ausführungsbeispiel – ohne darauf
beschränkt zu sein – eine rechteckige Grundfläche 16 und
weist in etwa die Form eines flachen Pyramidenstumpfes auf. Das
Dichtungselement 14 ist mit seiner Grundfläche 16 auf
den Boden 38 des Trägers 12 aufgeklebt.
Rückseitig ist das Dichtungselement nur durch das gelartige
Material begrenzt. Über dem gelartigen Material befindet
sich eine PVC-Weichfolie 18 als Oberfolie, die im Benutzungszustand
die Anlagefläche für die Düsenplatte
der Tintenpatrone bildet.
-
Bei
der PVC-Weichfolie oder Oberfolie 18 handelt es sich um
ein sog. Blue Tape (blaue Kennfarbe). Die Oberfolie 18 weist
randseitig Flanken mit einem 60°-Winkel (vgl. 2d)
auf und bildet im mittleren Bereich eine im Wesentlichen ebene Anlagefläche,
die aufgrund der Flankenbereiche kleiner als die Grundfläche 16 des
Dichtungselements 14 ist.
-
Die
Oberfolie 18 ist in ihren äußersten Randbereichen 20 mit
dem Boden verbunden, so dass eine Kavität gebildet ist,
die vollständig mit Polyurethangel 22 gefüllt
ist. Dieses im Wesentlichen transparente Gel wird aus zwei Komponenten
hergestellt, wodurch die Shore-Härte des Gels eingestellt
werden kann. Insgesamt bildet das Dichtungselement ein Gel-Kissen,
das wie eingangs beschrieben auch zurückspringende und
hervortretende Strukturen der Düsenplatten zuverlässig
abdichten kann und auch bei vibrationsbedingten Relativbewegungen
nicht verrutscht.
-
Die
Herstellung und Formgebung der Dichtungselemente 14 erfolgt,
wie anhand von 3 ersichtlich, indem die Oberfolie 18 in
die gewünschte Form rechteckiger flacher Pyramidenstümpfe
gebracht wird, indem diese über Vakuumeinwirkung an eine
entsprechende Hartform angeschmiegt wird. Anschließend
wird das Gelmaterial 22 durchgängig aufgetragen,
wodurch es sich insbesondere in den Vertiefungen der Hartform sammelt.
Vorübergehend wird dann als rückseitiger Abschluss
eine Grundfolie aus Polyurethan (nicht dargestellt) hierüber
gelegt. Es ergibt sich dann das in 3 dargestellte
Pad 36. Die einzelnen Dichtungselemente 14 werden
anschließend noch vereinzelt und in die Träger 12 eingeklebt
bzw. anderweitig fixiert. Die Grundfolie wird vor der Montage in
den Träger 12 wieder abgezogen, und das Dichtungselement 14 ggf.
mittels eines Klebers in dem Träger 12 fixiert.
Die Grundfolie könnte jedoch grundsätzlich auch
auf der Rückseite des Dichtungselements 14 verbleiben.
-
Die
Fläche der Dichtungselemente 14 ist so bemessen,
dass ein Dichtungselement für verschiedene Düsenkonstellationen,
ggf. auch für verschiedene Druckkopftypen einsetzbar ist.
-
- 10
- Aufbewahrungsvorrichtung
- 12
- Träger
- 14
- Dichtungselement
- 16
- Grundfläche
- 18
- Oberfolie
- 20
- Randbereich
- 22
- gelartiges
Material
- 28
- Handhabe
- 30
- Führungsnuten
- 32
- Aussparungen
- 34
- Schwenkachse
- 36
- Dichtungselemente
vor Vereinzelung
- 38
- Boden
- 40
- Abstandshalter
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 4344746
A1 [0004, 0025]
- - EP 1647405 A1 [0006, 0025]