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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen Tintenbehälter
für eine
Tintenstrahldruckeinrichtung, mit einem steifen Gehäuse, in
dem sich ein zusammendrückbarer
Tintenbeutel befindet, an den eine Presseinrichtung angekoppelt
ist, von welcher der Tintenbeutel zusammendrückbar ist.
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Tintenbehälter der vorgenannten Art,
die auch als Tintenpatronen oder Tintenkartuschen bezeichnet werden,
dienen als austauschbare Vorratstanks zur Tintenversorgung von Tintenstrahldruckern.
Tintenkartuschen werden zumeist als Einweg-Verbrauchsprodukte ab
Werk mit Tinte gefüllt ausgeliefert
und nach Entleerung Im Drucker entsorgt.
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Für
unterschiedliche Drucker sind spezifische Bauformen von Tintenkartuschen
bekannt. Beispielweise werden bei Großformat-Druckern stationär angebrachte,
großvolumige
Tintenkartuschen mit integrierten Fördereinrichtungen eingesetzt.
Diese erzeugen bei Betätigung
durch entsprechende Betätigungselemente
im Drucker einen Überdruck
im Tintenvolumen, um die Tinte in den Drucker einzuspeisen.
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Bei der Bauform mit den eingangs
genannten Merkmalen wird die Tinte dadurch unter Druck gefördert, daß der tintengefüllte Folienbeutel
mechanisch zusammengepresst wird. Die auf den Beutel wirkende Kraft
wird durch eine Presseinrichtung erzeugt, die in dem Gehäuse der
Kartusche integriert ist und von dem Drucker bei Bedarf aktiviert
wird, um Tinte in den Drucker einzuspeisen.
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Im Stand der Technik sind Presseinrichtungen
bekannt, welche einen Druckstempel haben, der einen Tintenbeutel
gegen eine feste Innenwandung des Gehäuses zusammendrückt. Der
Druckstempel kann dauerhaft mit einer Feder belastet werden, wie in
der
DE 26 39 697 B2 ,
oder aktiv durch Betätigungselemente
des Druckers bewegt werden, wie in der
DE 26 57 587 B2 .
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Mechanisch betätigte Druckstempel erfordern
Einrichtungen zur Krafterzeugung und mechanischen Kraftübertragung.
Nachteilig ist in diesem Zusammenhang, daß beweglich gelagerte Teile
hergestellt und montiert werden müssen. Außerdem können derartige mechanische
Einrichtungen störanfällig sein.
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Eine weitere bekannte Möglichkeit,
Tinte aus einer Kartusche zu fördern,
sieht vor, einen flexiblen, d. h. mechanisch zusammendrückbaren
Tintenbeutel in einem unter Überdruck
setzbaren Volumen anzubringen, beispielsweise in einem von Drucker
mit Druckluft beaufschlagten Gehäuse.
Der Tintenbeutel kann durch den allseitig von außen einwirkenden Druck gleichmäßig entleert
werden. Dies erfordert jedoch zwingend die Bereitstellung eines
druckfesten und dichten Außenbehälters. In
der
DE 32 20 939 A1 (Tektonix),
EP 986 483 (Hewlett Packard)
und
EP 1 120 158 A2 (Epson)
werden unterschiedliche Alternativen zur Gestaltung von druckdichten
Gehäusen erwähnt, welche
einen Tintenbeutel einschließen,
der einen durch die Gehäusewandung
nach außen
geführten
Tintenanschluß hat.
Die funktionsbedingte Abdichtung zwischen dem Tintenbeutel und dem
Außenbehälter muß besonders
zuverlässig
sein und erfordert daher einen relativ hohen Fertigungs- und Montageaufwand,
insbesondere bei größeren Tintenkartuschen
für Großformat-Tintenstrahldrucker.
Um den Aufwand zu begrenzen, wird zwar vorgeschlagen, das Gehäuse als
Kunststoffteil zu gestalten und dicht zu verschweißen. Allerdings
ist dann der Tintenbeutel ohne Zerstörung des Gehäuses nicht
mehr zugänglich.
In der
EP 941 854 A2 (HP)
wird alternativ die Anordnung des Tintenbeutels in einem druckdichten
Außenbeutel
beschrieben. Der druckdichte Folienbeutel erspart zwar die Abdichtung
des Gehäuses. Die
beiden ineinander liegenden Beutel gegeneinander und nach außen dicht
zu verschließen
erfordert jedoch ebenfalls einen nicht unerheblichen Herstellungsaufwand.
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Angesichts des bekannten Stands der
Technik ergibt sich die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende
Motivation, mit geringerem Herstellungs- und Montageaufwand eine
zuverlässig
funktionierende Tintenkartusche zur Verfügung zu stellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabenstellung
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß die
Presseinrichtung ein mit Druckmedium beaufschlagbares expandierbares
Verdrängungselement
aufweist, welches zwischen einem Widerlager in dem Gehäuse und
dem Tintenbeutel angeordnet ist und mit einem nach außen aus
dem Gehäuse
herausgeführten Druckmittelanschluß verbunden
ist.
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Gemäß der Erfindung wird eine Presseinrichtung
realisiert, die vom Drucker durch ein Druckmedium, beispielsweise
Druckluft, angetrieben wird. Das Verdrängungselement wird mit dem
Druckmedium gefüllt
und unter Druck gesetzt, so daß es
sich ausdehnt und den Innenraum des Kartuschengehäuses ausfüllt. Dabei
wird der ebenfalls in dem Innenraum befindliche Tintenbeutel zwischen
dem Verdrängungselement
und der Wandung des starren Gehäuses
eingeklemmt und zusammengepresst. Durch die von dem Verdrängungselement
ausgeübte Druckkraft
wird die Tinte aus dem Tintenbeutel herausgepresst.
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Die Vorteile der Erfindung ergaben
sich daraus, dass ein expandierbares Verdrängungselement mit geringem
Aufwand hergestellt werden kann. Dadurch, daß das Verdrängungelement einfach neben dem
Tintenbeutel in dem Gehäuse
untergebracht wird, entfällt
die Notwendigkeit, das den Tintenbeutel umgebende Gehäuse selbst
druckdicht zu verschließen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Tintenbeutel und Verdrängungselement
einfach an unterschiedliche Anforderungen angepaßt werden können, beispielsweise hinsichtlich
des verfügbaren
Tintenvolumens, und bei Bedarf auch ausgetauscht werden können, was
bei einem dauerhaft dicht versiegelten Gehäuse wie im Stand der Technik
nicht möglich
ist.
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Die erfindungsgemäße Tintenkartusche erfordert
einen geringeren Herstellungs- und Montageaufwand als die im Stand
der Technik bekannten Presseinrichtungen, welche mechanische Hebelpressen
und dergleichen als auch in druckdichten Gehäusen angeordnete Tintenbeutel
umfassen. Außerdem
wird eine hohe Zuverlässigkeit
erreicht sowie eine verbesserte Flexibilität.
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Eine vorteilhafte Ausdührungsform
sieht vor, daß das
Verdrängungselement
als flexibler Druckbeutel ausgebildet ist. Dieser bildet ein Druckkissen, bevorzugt
aus Kunststofffolie, welches vom Drucker mit Druckmedium aufgepumpt
werden kann. Dadurch bläht
sich der im leeren Zustand flach zusammenliegende Druckbeutel auf,
füllt den
Innenraum des Gehäuses
und drückt
dabei den Tintenbeutel zusammen. Ein derartiger Folienbeutel läßt sich
mit geringem Aufwand und in unterschiedlichen Abmessungen produzieren.
Der Anschluß an
den Drucker kann über
einen Stutzen erfolgen, der eine mit dem Beutel verschweißte Verbindungsgabel
aufweist.
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Der Tintenbeutel kann aus dampfdiffusionsdichter
Sperrfolie bestehen, um eine unerwünschte Anreicherung von Gas
in der Tinte zu unterbinden. Der Druckbeutel kann aus Polyetylen/Polypropylen-Folie
bestehen.
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Der Druckbeutel und der Tintenbeutel
können
im wesentlichen dieselben äußeren Abmessungen
haben und in dem Gehäuse
unmittelbar nebeneinander angebracht werden. Alternativ kann der Druckbeutel
eine größere Flächenausdehnung
haben, so daß er
gefaltet und um den Tintenbeutel herum gelegt werden kann. In jedem
Fall wird der Tintenbeutel flächig
und gleichmäßig zusammengedrückt, wenn
der Druckbeutel mit Druckmedium beaufschlagt wird.
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Der Tintenbeutel und der Druckbeutel
können
miteinander verbunden sein. Dadurch sind beide Beutel gegeneinander
lagefixiert und bilden eine kompakte Baugruppe, die einfach in das
Gehäuse einsetzbar
ist.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
sieht vor, daß der
Tintenbeutel und der Druckbeutel in einem gemeinsamen Folienbeutel
als Kammern ausgebildet sind, die entlang einer Verbindungskante
miteinander verbunden sind und um die Verbindungskante gegeneinander
zusammenklappbar sind. Dieser Doppel-Beutel vereinigt zwei nebeneinander
oder hintereinander liegende, zusammenhängende Einzelbeutel, welche
besonders rationell aus einem Folienzuschnitt zusammengeschweißt werden
können.
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Der Tintenbeutel und/oder der Druckbeutel können in
dem Gehäuse
fixiert sein. Die Befestigung kann beispielsweise durch doppelseitiges
Klebeband an der Innenwandung des Gehäuses erfolgen. Alternativ ist
es möglich,
die Beutel mechanisch zu befestigen, bevorzugt an einem außen umlaufenden Schweißrand.
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Der Rand kann zwischen Gehäuseteilen
verspannt oder verklemmt werden oder mit Befestigungselementen,
beispielsweise Befestigungsclips oder dergleichen befestigt werden.
Die Fixierung der Beutel verhindert, daß sie sich unkontrolliert im
Gehäuse
bewegen, wobei sie beschädigt
werden könnten.
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Vorzugsweise hat der Innenraum des
Gehäuses
einen Querschnitt, der in Form und Abmessungen dem Querschnitt des
Druckbeutels in expandiertem Zustand zuzüglich dem Querschnitt des Tintenbeutels
in entleertem Zustand entspricht. In dieser Ausführung sind die Innenwandungen
konkav gewölbt
und laufen zu den Seiten, wo die Seitenränder der Beutel liegen, zusammen.
Dadurch verbleiben praktisch keine Totvolumina zwischen den gefüllten Beuteln
und der starren Innenwandung des Gehäuses, so daß der Tintenbeutel bei Expansion
des Druckbeutels vollständig
und sicher entleert wird.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Im einzelnen zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Tintenkartusche
in teilentleertem Zustand (schematisch);
- 2 einen Querschnitt
durch die Tintenkartusche gemäß 1 in teilentleertem Zustand (schematisch);
- 3 einen Querschnitt
durch die Tintenkartusche wie in 2 in
gefülltem
Zustand (schematisch);
- 4 einen Querschnitt
durch die Tintenkartusche wie in 2 in
völlig
entleertem Zustand (schematisch);
- 5 ein Tinten- und Druckbeutel
für eine
Tintenkartusche wie in 1–4 im Längsschnitt;
- 6 der Tinten- und
Druckbeutel aus 5 in Draufsicht.
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1 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Tintenkartusche
im Längsschnitt,
die darin als ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen ist.
Diese weist ein kastenförmiges,
steifes Gehäuse 2 auf,
welches beispielsweise ein aus einem Deckelteil 2a und einem
Bodenteil 2b zusammengesetztes Kunststoffgehäuse ist.
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In Inneren des Gehäuses 2 sind
ein Tintenbeutel 3 und ein Druckbeutel 4 angeordnet.
Beide Beutel 3 und 4 sind als flexible Kunststoff-Folienbeutel
ausgebildet und. Der Tintenbeutel 3 ist mit einem Anschlußstück 5 versehen,
welches durch die Wandung des Gehäuses 2 nach außen geführt ist
zum Anschluß an
die Tintenversorgungsleitung eines – hier nicht dargestellten – Tintenstrahldruckers.
In dem Anschlußstück 5 kann
beispielsweise ein Ventil integriert werden, welches beim Einsetzen
in den Drucker geöffnet
wird. Der Druckbeutel 4 hat einen Anschlußstutzen 6,
der an eine Druckluftleitung eines Druckers angeschlossen werden
kann.
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Die Abbildungen in 2, 3 und 4 zeigen die Tintenkartusche 1 schematisch
im Querschnitt. In dieser Darstellung ist deutlich erkennbar, dass
der zwischen Deckelteil 2a und Bodenteil 2b gebildete
Innenraum des Gehäuses 2 von
den Beuteln 3 und 4 in Querschnitt praktisch vollständig ausgefüllt wird. Dies
wird dadurch erreicht, dass die obere und untere Innenwandung konkav
gewölbt
sind und seitlich flach zusammenlaufen. Dadurch wird eine Innenkontur
gebildet, welche einem gefüllten,
randverschweißten Folienbeutel
entspricht. Der Tintenbeutel 3 und der Druckbeutel 4 liegen
daher mit ihren Außenseiten
an der Gehäusewandung
an und drücken
mit ihren Innenseiten flächig
gegeneinander.
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Wenn der Druckbeutel 4 mit
Druckluft beaufschlagt wird, bläht
er sich auf und füllt
den Innenraum des Gehäuses 2 aus,
so dass der Tintenbeutel 3 gegen die ein festes Widerlager
bildende Wandung des Gehäuses 2 angedrückt und
dadurch gleichmäßig zusammengepresst
wird, wobei die darin enthaltene Tinte unter Druck in den Drucker
gefördert
wird. Die Preßwirkung
ist unabhängig
vom Füllstand
der Tintenkartusche 1. Es wird nämlich derselbe hydrostatische
Druck vom Druckbeutel 4 auf den Tintenbeutel 4 ausgeübt, gleich,
ob der Tintenbeutel 4 vollständig gefüllt ist, wie in 3, oder teilweise entleert,
wie in 2, oder nahezu
vollständig
entleert, wie in 4.
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Die Beutel 3 und 4 bestehen
bevorzugt aus Kunststoffolie, beispielsweise PE/PP (Polyetylen/Polypropylen)
oder mehrschichtiger, dampfdiffusionsdichter Sperrfolie (beispielsweise
mit SiO-Sperrschicht). Die Folie ist am Rand mit einer Schweißnaht 7 verbunden.
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Im Randbereich können die Beutel 3 und 4 beispielsweise
dadurch in dem Gehäuse 2 befestigt sein,
dass die Schweißnaht 7,
die einen verstärkten Halterand
bildet, zwischen dem Deckelteil 2a und dem Bodenteil 2b fest
eingeklemmt ist.
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In 5 und 6 sind die Beutel 3 und 4 ohne das
Gehäuse
dargestellt. Darin ist deutlich erkennbar, dass der Tintenbeutel 3 und
der Druckbeutel 4 als Kammern eines einstückig zusammenhängenden "Zweikammer-Beutels" ausgebildet sind.
Der Zweikammer-Beutel ist aus Kunststoff Folienzuschnitten zusammengeschweißt. Außen läuft die
Schweißnaht 7 um.
Im Bereich der Schweißnaht 7a hängen die Beutel 3 und 4 zusammen.
Um diese Schweißnaht 7a können die
Beutel 3 und 4 gegeneinander zusammengeklappt
werden, wie mit dem gebogenen Pfeil angedeutet, so dass sie montiert
werden können
wie in 1 angeordnet.
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Das Anschlußstück 5 und der Anschlußstutzen 6 sind
versetzt an dem Zweikammer-Beutel
3/4 angebracht, so dass sie in der Stirnseite der Tintenkartusche 1 so
nebeneinander liegen, wie die korrespondierenden Anschlüsse im Drucker.
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Wenn der Druckbeutel 4 mit
Druckluft oder einem anderen Druckmedium beaufschlagt wird, dehnt
er sich aus und presst den Tintenbeutel 3 gegen die Innenwandung
des Gehäuses 2 zusammen. Dadurch
wird die Tinte unter Druck aus dem Anschlußstück 5 in den Drucker
gefördert.
Der Tintenbeutel 3 und der Druckbeutel 4 lassen
sich mit geringem Aufwand herstellen und gewährleisten eine zuverlässige und
gleichmäßige Entleerung
des Tintenbeutels 3. Ein weiterer Vorteil der Erfindung
ist, dass das Gehäuse 2 keine
aufwendige hermetische Abdichtung erfordert, wie im Stand der Technik
bei mit Druckluft betriebenen Tintenkartuschen.