DE10229504A1

DE10229504A1 - Tintenkartusche und kapillarer Tintenspeicher

Info

Publication number: DE10229504A1
Application number: DE2002129504
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. Michele; Dirk Dr. Klein; Peter Busch; Eugen Harazim
Original assignee: Artech GmbH Design and Production in Plastic
Current assignee: Artech GmbH Design and Production in Plastic
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-01-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenkartusche, welche ein Gehäuse mit mindestens einer Kammer aufweist, die eine Tintenausgangsöffnung und eine Belüftungsöffnung hat und in der sich ein kapillarer Tintenspeicher befindet, der aus mindestens zwei separaten Teilkörpern aus porösem Material gebildet wird, einen derartigen Tintenspeicher sowie ein Herstellungsverfahren für eine Tintenkartusche. Um die Handhabung und Montage zu vereinfachen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Teilkörper (2a, 2b) fest miteinander verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenkartusche, welche ein Gehäuse mit mindestens einer Kammer aufweist, die eine Tintenausgangsöffnung und eine Belüftungsöffnung hat und in der sich ein kapillarer Tintenspeicher befindet, der aus mindestens zwei separaten Teilkörpern aus porösem Material gebildet wird. Ein derartiger kapillarer Tintenspeicher ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Eine Tintenkartusche dient als austauschbarer Tintenversorgungsbehälter für Tintenstrahldrucker und kann eine oder mehrere Kammern haben. Der Tintenvorrat für eine Druckfarbe ist jeweils in einer Kammer untergebracht, welche eine Tintenausgangsöffnung zur Verbindung mit dem Tintenversorgungsanschluß des Druckers aufweist sowie eine Belüftungsöffnung zum Druckausgleich bei Tintenentnahme aus der Kammer.

Die einwandfreie Betriebsfähigkeit der Tintenkartusche setzt voraus, dass die Tintenfüllung einerseits nicht unter dem Einfluß der Schwerkraft aus der Tintenausgangsöffnung ausläuft, andererseits mit gleichbleibendem Volumenstrom an den Drucker abgegeben werden kann. Zu diesem Zweck ist es im Stand der Technik bekannt, die Kammer mit einem porösen, schwammartigen Material zu füllen, welches mit Tinte getränkt wird. Durch die auftretenden Kapillarkräfte wird die Tinte in dem porösen Material, beispielsweise offenporigem Schaumstoff, unter negativem Druck gespeichert. Gegen das negative Druckniveau in der Größenordnung von einigen Millibar kann Tinte vom Drucker abgesaugt werden, wobei unter normalen Gebrauchsbedingungen auch dann keine Tinte austritt, wenn eine nur teilweise entleerte Tintenkartusche aus dem Drucker entnommen wird.

Die Kammern einer Tintenkartusche sind, bedingt durch das im Drucker zur Verfügung stehende Einbauvolumen, häufig in drei Raumrichtungen mit Ausnehmungen oder Vorsprüngen versehen. Dadurch ist die besonders rationelle Herstellung einstöckiger Schaumkörper durch einfaches Ausstanzen oder Ausschneiden aus plattenförmigen Rohmaterial nicht möglich. Stattdessen ist es bekannt, beispielsweise zunächst einen schmalen Streifen porösen Materials in die Kammer einzulegen und anschließend ein breiteres Stück einzusetzen, welches an dem schmalen Streifen anliegt. Auf diese Weise können durch die Verwendung von zwei oder mehr separaten Teilkörpern auch unregelmäßig geformte Kammern mit Schaum oder anderem porösen Material ausgefüllt werden. Die US 5,786,834 zeigt beispielsweise eine Tintenkartusche mit einer Kammer, welche mit zwei oder mehr einzelnen Teilkörpern gefüllt ist. Somit sind zumindest zwei aufeinander folgende Arbeitsschritte zum Einsetzen des kapillaren Körpers erforderlich. Dadurch wird der Arbeitsaufwand beziehungsweise der maschinelle Montageaufwand erhöht.

Zwei oder mehr Teilkörper können ebenfalls erforderlich sein, wenn beispielsweise Schaumstoffe mit unterschiedlichen Porengrößen oder Materialeigenschaften verwendet werden sollen. In der EP 1 020 293 A1 wird beispielsweise vorgeschlagen, einen kapillaren Tintenspeicher aus zwei separaten Schaumteilen mit unterschiedlicher Kapillarwirkung zu bilden. Dies führt ebenfalls zu einem erhöhten Arbeits- beziehungsweise Montageaufwand.

Ein weiteres Problem bei der Verwendung von zwei oder mehr Teilkörpern ist, dass die separaten Schaumkörper nur unter Schwierigkeiten nebeneinander in eine Kammer eingesteckt werden können. Durch die hohe Haftreibung der aneinander entlang bewegten Seitenflächen ist es nämlich praktisch nicht möglich, die Teilkörper nacheinander einzusetzen. Die Alternative, die Teilkörper als Stapel zu greifen und als Ganzes in die Kammer einzustecken, erfordert eine genaue Positionierung der Teilstücke sowie eine lagerichtige Zuführung und Handhabung des Stapels, was bei manueller Bestückung relativ arbeitsintensiv ist oder bei automatisierter Bestückung einen erheblichen maschinellen Aufwand erfordert.

Aus den vorgenannten Problemen ergibt sich für die vorliegende Erfindung die Motivation, einen kapillaren Tintenspeicher der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der einfach an eine komplexe Kammerform anpaßbar ist und sicher mit geringerem Arbeitsaufwand montierbar ist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Kartusche.

Zur Lösung der genannten Probleme schlägt die Erfindung vor, dass die Teilkörper des kapillaren Tintenspeichers fest miteinander verbunden sind. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sieht vor, dass die Teilkörper zuerst fest miteinander verbunden werden und anschließend in die Kammer eingesteckt werden.

Gemäß der Erfindung wird ein kapillarer Tintenspeicherkörper zu Verfügung gestellt, der ein einteiliges Bauelement bildet, welches zur optimalen Anpassung an das Volumen einer Kammer praktisch beliebige dreidimensionale Formgebungen erhalten kann. Erreicht wird dieser Vorteil dadurch, dass anders als im Stand der Technik nicht zwei oder mehr lose Teilstücke nacheinander in die Kammer eingesetzt werden, sondern erfindungsgemäß zunächst Teilstücke fest miteinander zu einem Tintenspeicherkörper verbunden werden. Der auf diese Weise hergestellte poröse Speicherkörper ist bei der Herstellung einer Tintenkartusche so einfach und unkritisch in der Handhabung und Montage wie ein einstöckiges Stanzteil. Dadurch kann eine Tintenkartusche mit komplexer Form rationeller gefertigt werden als im Stand der Technik. Darüber hinaus können Formgebungen verwirklicht werden, die durch lose in die Kammer eingelegte Teilkörper nicht befriedigend nachgebildet werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich darauf, in einem ersten Herstellungsschritt zunächst einen erfindungsgemäßen Tintenspeicher anzufertigen und bereit zu stellen. Anschließend wird diese einteilige Baugruppe montiert, also in die Kammer eingesetzt. Vorteihaft an dieser Vorgehensweise ist, dass der Tintenspeicher unabhängig von der Tintenkartusche vormontiert und bereitgestellt werden kann. Dadurch kann die Zykluszeit zur Herstellung der Tintenkartusche verkürzt werden.

Die feste Verbindung der Teilkörper kann durch Verbindungselemente erfolgen, die jeweils an den miteinander zu verbindenden Teilkörpern befestigt sind. Diese Vebindungsmittel können sich durch die Teilkörper erstreckende Verbindungselemente umfassen, beispielsweise Nieten oder Stifte aus Kunststoff. Die Verbindungselemente können außen flache Köpfe haben, um die Teilstücke zusammen zu halten. Alternativ können Widerhaken oder dergleichen vorgesehen sein, so dass die Verbindungselemente leicht in das poröse Material eingestochen werden können und sich darin selbsttätig festkrallen. Alternativ ist es ebenfalls denkbar, dass die Verbindungselemente die Teilkörper außen umgreifende Klammern, Bänder oder dergleichen umfassen.

Dadurch, dass die Verbindungsmittel elastisch verformbar sind, behält der montierte Tintenspeicher als Ganzes eine gewisse Nachgiebigkeit und kann somit mechanisch zusammengedrückt werden um das Einsetzen in die Kammer zu erleichtern. Die Verformbarkeit kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Verbindungsmittel einen dünnen, biegsamen Schaft haben.

Besonders vorteilhaft ist es, dass die Verbindungselemente aus porösem Material bestehen, beispielsweise aus Schaumstoff. Es können beispielsweise Schaumstoffstifte durch die Teilkörper gesteckt werden und diese durch die relativ hohen Haftkräfte zwischen den aneinander anliegenden Schaumstoffoberflächen zusammenhalten. Die Schaumstoffstifte oder -dübel können aus dem selben porösen Material bestehen wie die porösen Teilkörper selbst. Dadurch erhält der Tintenspeicher durchgehend gleichmäßige Materialeigenschaften.

Alternativ können die Verbidungsmittel eine Klebestelle umfassen, welche auf den gegeneinander anliegenden Seitenflächen der Teilkörper aufgebracht ist. Diese Klebestelle kann beispielsweise als Heissklebstoff-Befestigungspunkt oder als thermischer Schweißpunkt ausgebildet sein. Die Klebestelle wird aus einem Material gebildet, welches möglichst beständig gegen die Tinte ist und gut an dem porösen Material haftet.

Bevorzugt sind die Teilkörper scheibenförmig ausgebildet und schichtweise gestapelt. Der schichtförmige Aufbau sieht vor, dass zwei oder mehr poröse Teilkörper flach aufeinander befestigt werden. Dadurch können beliebige Formen mit Aussparungen und Hinterschnitten in sämtlichen Raumrichtungen verwirklicht werden.

Die Teilkörper können gleiche Porengröße haben, so dass der daraus zusammengesetzte Tintenspeicher durchgehend eine konstante Kapillarität hat. Durch die Verbindung von Teilkörpern unterschiedlicher Porengröße kann ein Kapillaritätssprung oder -gradient in dem Tintenspeicher vorgegeben werden.

Die Teilkörper können aus Schaumstoff bestehen, bevorzugt aus offenporigem geschäumtem Kunststoff. Alternativ können Teilkörper ebenfalls als Faserkörper ausgebildet sein, beispielsweise aus Filzmaterial oder dergleichen. Dadurch kann ein Tintenleiter oder Docht ausgebildet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
1 einen kapillaren Tintenspeicher gemäß der Erfindung in perspektivischer Ansicht;
2 einen Querschnitt durch den Tintenspeicher gemäß 1;
3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführung eines Tintenspeichers; 4 eine Tintenkartusche mit einem Tintenspeicher gemäß 1.
In 1 ist ein kapillarer Tintenspeicher gemäß der Erfindung in einer Ansicht von rechts oben dargestellt und als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Dieser wird gebildet aus zwei Teilkörpern 2a und 2b, die als plattenförmige Teile aus oftenporigem Schaumstoff ausgebildet sind und in der Bildebene flach aufeinander liegen.
Die Teilkörper 2a und 2b sind fest miteinander verbunden, so dass der Tintenspeicher 1 als einstöckiges Teil gehandhabt und montiert werden kann. Der in der Ansicht vorn liegende Teilkörper 2a ist mit Aussparungen 3 und 4 versehen. Dadurch erhält der Tintenspeicher 1 insgesamt eine dreidimensional profilierte Formgebung.
In 2 und 3 zeigen Querschnitte A-A durch Ausführungsformen eines Tintenspeichers 1, die sich dadurch unterscheiden, wie die Teilkörper 2a und 2b miteinander verbunden sind.
In 2 sind die aufeinander liegenden Seitenflächen der Teilkörper 2a und 2b durch Klebepunkte 5 dauerhaft miteinander verbunden Die Klebepunkte werden beispielsweise durch Tropfen von flüssig aufgebrachtem Heiss-Schmelzkleber gebildet.
In 2 sind Schaumstoffstifte 6 als Verbindungselemente durch die aufeinander liegenden Teilkörper 2a und 2b hindurch gesteckt. Dabei halten die Schaumstoffstifte 6 bereits durch die Haftreibung der Schaumstoffoberflächen. Alternativ können ebenfalls Kunststoffnieten oder dergleichen verwendet werden.
4 zeigt eine Tintenkartusche mit einem Gehäuse 7. Auf der Oberseite befindet sich eine von aussen in die innen befindliche Kammer durchgehende Belüftungsöffnung 8. Unten befindet sich ein Tintenauslass 9.
In das Gehäuse 7 ist ein Tintenspeicher 1 eingesetzt, wie dies in dem teilweise durchbrochen dargestellten Bereich auf der Oberseite erkennbar ist. Es ist ebenfalls erkennbar, dass das Gehäuse 7 eine Einformung hat, welche mit der Aussparung 3 in dem Teilkörper 2a korrespondiert, so dass der Tintenspeicher 1 das Gehäuse 7 im wesentlichen vollständig ausfüllt.
Durch den erfindungsgemäßen, schichtweisen Aufbau können praktisch beliebige, auch in drei Raumrichtungen unregelmäßig geformte Tintenspeicher 1 aus porösem Material gefertigt werden, die optimal an das Volumen eines Gehäuses 7 angepasst sind und sich dennoch so einfach montieren und handhaben lassen wie ein einstöckiges Stanzteil.
Zur Herstellung einer Tintenkartusche wird zunächst ein Tintenspeicher 1 aus zwei Teilkörpern 2a und 2b gefertigt, die mittels Klebepunkten 5 oder Schaumstoffstiften 6 fest miteinander verbunden werden. Anschließend wird dieser Tintenspeicher 1 in das Gehäuse 7 eingesetzt, welches anschließend verschlossen wird.

Claims

Tintenkartusche, welche ein Gehäuse mit mindestens einer Kammer aufweist, die eine Tintenausgangsöffnung und eine Belüftungsöffnung hat und in der sich ein kapillarer Tintenspeicher befindet, der aus mindestens zwei separaten Teilkörpern aus porösem Material gebildet wird, gekennzeichnet dadurch, dass die Teilkörper (2a, 2b) fest miteinander verbunden sind.
Tintenkartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den Teilkörpern Verbindungsmittel (5, 6) befestigt sind.
Tintenkartusche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel durch die Teilkörper (2a, 2b) erstreckende Verbindungselemente (6) umfassen.
Tintenkartusche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (6) aus porösem Material bestehen.
Tintenkartusche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel mindestens eine Klebestelle (5) umfassen.
Tintenkartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (2a, 2b) scheibenförmig ausgebildet und schichtweise gestapelt sind.
Tintenkartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (2a, 2b) gleiche Porengröße haben.
Tintenkartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (2a, 2b) unterschiedliche Porengröße haben.
Tintenkartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilkörper (2a, 2b) aus Schaumstoff besteht.
Tintenkartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilkörper (2a, 2b) als Faserkörper ausgebildet ist.
Tintenspeicher für eine Tintenkartusche, der aus mindestens zwei Teilkörpern aus porösem Material gebildet wird, gekennzeichnet dadurch, dass die Teilkörper (2a, 2b) fest miteinander verbunden sind.
Tintenspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den Teilkörpern (2a, 2b) Verbindungsmittel (5, 6) befestigt sind.
Tintenspeicher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel Verbindungselemente (5, 6) umfassen.
Tintenkartusche nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (6) aus porösem Material bestehen.
Tintenspeicher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel mindestens eine Klebestelle (5) umfassen.
Tintenspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (2a, 2b) scheibenförmig ausgebildet und schichtweise gestapelt sind.
Tintenspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (2a, 2b) gleiche Porengröße haben.
Tintenspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilkörper (2a, 2b) unterschiedliche Porengröße haben.
Tintenspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilkörper (2a, 2b) aus Schaumstoff besteht.
Tintenspeicher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilkörper (2a, 2b) als Faserkörper ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Tintenkartusche, bei dem ein aus zwei oder mehr Teilkörpern aus porösem Material gebildeter kapillarer Tintenspeicher in eine Kammer eingesetzt wird, die eine Tintenausgangsöffnung und eine Belüftungsöffnung aufweist, gekennzeichnet dadurch, dass die Teilkörper (2a, 2b) fest miteinander verbunden werden und anschließend in die Kammer (7) eingesteckt werden.