DE10261391A1

DE10261391A1 - Tintenpatrone

Info

Publication number: DE10261391A1
Application number: DE10261391A
Authority: DE
Inventors: Joachim Kretschmer; Moser Markus
Original assignee: Pelikan Hardcopy Production AG
Current assignee: Pelikan Hardcopy Production AG
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-31
Also published as: ATE400438T1; EP1435294A3; EP1435294B1; DE50310105D1; DE10261391B4; EP1435294A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker, mit einer Tintenkammer (20), in der ein Tintenspeicher (28) aus porösem Material zum Speichern von Tinte aufgenommen ist, einem in einer Eintrittsöffnung (34) in die Tintenkammer (20) mündenden Kanal (30) eines Anschlussstutzens (16), dessen Austrittsöffnung (36) zur Tintenabgabe mit dem Tintenstrahldrucker zu verbinden ist, und einem im Kanal (30) gehaltenen porösen Einsatz (32), der zur Tintenabgabe mit dem Tintenspeicher (28) in Berührung steht und Tinte aus porösem elastischen Einsatz (32) stützt sich dabei im Kanal (30) ab und liegt mit seiner der Tintenkammer (20) zugewandten Stirnseite an einer die Eintrittsöffnung (34) des Kanals (30) teilweise verschließenden Begrenzung (38; 50; 60, 62; 80) an.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tintenpatrone nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für einen Tintenstrahldrucker.

Eine Tintenpatrone der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 635 373 bekannt. Bei dieser bekannten Tintenpatrone besteht ein besonderes Merkmal darin, dass der im Kanal aufgenommene Einsatz in Längsrichtung des Kanals zum Tintenspeicher hin verschiebbar ist. Als Einsatz wird hierzu ein in einer Hülse gehaltenes Faserbündel verwendet, das in axialer Richtung verlaufende Kapillaren aufweist und das durch die Hülse im Kanal axial verschiebbar gelagert ist. Der verschiebbare Einsatz wird beim Einsetzen der Tintenpatrone in den Tintenstrahldrucker durch ein am Anschluss des Tintenstrahldruckers vorgesehenes Formelement im Kanal in Richtung des porösen Tintenspeichers verschoben, wodurch dieser im Kontaktbereich komprimiert wird. Dadurch, dass der Einsatz den porösen Tintenspeicher verformt, soll im Bereich der Verformung eine Verringerung der mittleren Porengröße verursacht sein, durch welche eine zusätzliche Kapillarwirkung im Tintenspeicher in Richtung der Austrittsöffnung entstehen soll. Wird die Tintenpatrone aus dem Tintenstrahldrucker entnommen, soll der Einsatz durch die elastische Vorspannung, die der Tintenspeicher erfahren hat, wieder in seine Ausgangsstellung zurückbewegt werden, wodurch die mittlere Porengröße wieder ihren Ausgangswert annehmen und die Tintenzufuhr somit unterbrochen sein soll. Mithin soll so eine Ventilwirkung erreicht werden, die ein Auslaufen von Tinte aus dem Anschlussstutzen bei einer nicht in den Tintenstrahldrucker eingesetzten Tintenpatrone verhindert.

Nachteilig an dieser bekannten Tintenpatrone ist insbesondere, dass der üblicherweise aus einem porösen Material gefertigte Tintenspeicher, zusätzlich zu seiner Aufgabe als Speicher auch noch als Vorspannelement für den Einsatz dienen soll, um diesen wieder in seine Ausgangsstellung zurückzudrücken, wenn die Tintenpatrone aus dem Tintenstrahldrucker ent nommen wird. Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei bestimmten Materialien, wie Melaminschäumen, die häufig für Tintenspeicher eingesetzt werden, die Elastizität des Materials so gering ist, dass einerseits die vom Tintenspeicher erzeugte Rückstellkraft nicht ausreicht, den Einsatz bei Entnahme der Tintenpatrone aus dem Tintenstrahldrucker wieder in seine Ausgangsstellung zurückzubewegen. Andererseits bewirkt die mechanische Einwirkung des Einsatzes auf einen derartigen Schwamm im Kontaktbereich Brüche in der kapillaren Struktur. Die dabei entstehenden Schwammpartikel können die Düsen des Tintendruckkopfes verstopfen und so zu Druckbildfehlern führen. Zudem verliert der Schwamm im Kontaktbereich seine Elastizität und wird dauerhaft verformt.

Die gewünschte Änderung der Porengröße im Kontaktbereich des porösen Tintenspeichers kann somit nicht sicher gewährleistet werden und damit die beschriebene Ventilwirkung. Auch besteht die Gefahr, dass der Einsatz bei einem wiederholten Andocken der Tintenpatrone im Drucker und bei irreversibler Verformung des Kontaktbereichs im kapillaren Tintenspeicher nicht mehr sicher und/oder vollständig am Tintenzufuhrelement des Druckers anliegt, wodurch der Tintenfluß zum Druckkopf unterbrochen oder reduziert werden kann, was wiederum zu Fehlern im Druckbild führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Tintenpatrone anzugeben, bei der auch nach mehrmaligem Einsetzen in und Ausbauen aus einem Tintenstrahldrucker eine ausreichende Tintenzufuhr zuverlässig gewährleistet ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Tintenpatrone mit den Merkmalen nach Anspruch 1.

Ein wesentlicher Erfindungsgedanke ist es, entgegen dem Stand der Technik, der einen verschiebbaren Einsatz lehrt, ein Verschieben des Einsatzes und damit ein Komprimieren des porösen Tintenspeichers gerade zu verhindern. Dabei wird der Kanal im Bereich seiner Eintrittsöffnung so gestaltet, dass ein sicherer Halt des porösen Einsatzes im Kanal gewährleistet ist, um einen definierten Tintenübergang vom Tintenspeicher zum porösen Einsatz zu gewährleisten. Erfindungsgemäß ist dafür eine Begrenzung vorzusehen, welche die Eintrittsöffnung des Kanals teilweise verschließt und an welcher der poröse Einsatz mit seiner dem Tintenspeicher zugewandten Stirnseite anliegt. Hierdurch wird dem Einsatz im Kanal ein sicherer Halt relativ zum Tintenspeicher gegeben, so dass auch nach mehrfachem Ein- und Ausbauen der Tintenpatrone in den bzw. aus dem Tintenstrahldrucker an der Berührungsfläche zwischen dem porösen Einsatz und dem kapillaren Tintenspeicher ein gleichbleibender definierter Tintenübergang jederzeit gewährleistet ist. Gleichzeitig kann der poröse Einsatz aufgrund seiner Elastizität Toleranzschwankungen und Maßabweichungen am Tintenzuführelement des Tintenstrahldruckers ausgleichen, wenn die Tintenpatrone in den Tintenstrahldrucker eingesetzt wird.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung sowie den Unteransprüchen.

So wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Tintenpatrone vorgeschlagen, dass der poröse Einsatz aus elastischem und tintenbeständigem Material in axialer Richtung des Kanals gegen die Begrenzung derart vorgespannt ist und gehalten wird, dass der nicht an der Begrenzung anliegende Abschnitt der Stirnseite des porösen Einsatzes an der Begrenzung vorbei mit dem porösen Tintenspeicher in Berührung steht. Da die Kanalabmessungen vorgegeben sind, kann durch eine geeignete Dimensionierung des porösen Einsatzes im nicht montierten Zustand und unter Aufbringen einer auf den porösen Einsatz in Richtung des porösen Tintenspeichers wirkenden geeigneten Vorspannkraft bei der Montage der Tintenpatrone die Berührungsfläche zwischen Einsatz und kapillarem Tintenspeicher gezielt so bemessen werden, dass ein ausreichender und unterbrechungssicherer Tintenfluß vom kapillaren Tintenspeicher zum Druckkopf möglich ist. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die auf den Einsatz wirkende Vorspannkraft so gewählt wird, dass der Einsatz mit seinen an der Begrenzung vorbei verlaufenden Abschnitten seiner Stirnseite unter Vorspannung am Tintenspeicher anliegt. Auch im Falle von fertigungsbedingten Schwankungen der Kanal-, Einsatz- und/oder Schwammgeometrie kann so ein sicherer und ausreichender Tintenfluß vom kapillaren Tintenspeicher zum Tintendruckkopf gewährleistet werden. Gegebenenfalls kann die Vorspannung des Einsatzes auch so hoch sein, dass der Einsatz den Tintenspeicher geringfügig verformt und in diesen eindringt.

Besonders bevorzugt ist der poröse Einsatz durch die an ihm wirkende Vorspannung derart verformt ist, dass seine mittlere Porengrößenverteilung kleiner oder gleich der mittleren Porengrößenverteilung des Tintenspeichers ist. Insbesondere wenn die mittlere Porengrößenver teilung des Einsatzes kleiner ist als die des Tintenspeichers, wird ein Kapillargefälle zwischen dem Einsatz und dem Tintenspeicher realisiert, so dass die Tinte von den größeren Poren im Tintenspeicher durch die Kapillarwirkung zu den kleineren Poren im Einsatz wandert. Auf diese Weise ist ein kontinuierlicher Tintenfluß vom Tintenspeicher durch den Einsatz zum Tintenstrahldrucker gewährleistet.

Bei dieser Weiterbildung der erfindungsgemäßen Tintenpatrone ist es von besonderem Vorteil, wenn der Einsatz ohne Vorspannung, bzw. im nicht montierten Zustand, eine mittlere Porengrößenverteilung hat, welche größer ist als die mittlere Porengrößenverteilung des Tintenspeichers. Die mittlere Porengröße des Einsatzes im montierten Zustand ist hierbei über die auf diesen wirkenden Vorspannkraft definiert einstellbar und wird vorzugsweise so gewählt, dass sich das gewünschte Kapillargefälle ausbildet.

Es ist jedoch auch möglich, den Einsatz erst durch das Einsetzen der Tintenpatrone in den Tintenstrahldrucker vorzuspannen, beispielsweise durch entsprechend gestaltete, am Tintenzuführelement des Tintenstrahldruckers vorgesehene Formelemente, welche auf den porösen Einsatz einwirken, so dass dieser erst durch das Einbauen in den Tintenstrahldrucker vorgespannt wird, wobei seine mittlere Porengrößenverteilung, die vor dem Einbau in den Tintenstrahldrucker größer sein kann, als die mittlere Porengrößenverteilung des porösen Tintenspeichers, durch die Vorspannung so verkleinert wird, dass die mittlere Porengrößenverteilung des Einsatzes zumindest gleich, bevorzugt jedoch kleiner als die mittlere Porengrößenverteilung des Tintenspeichers ist. Auf diese Weise wird durch die elastischen Eigenschaften des Einsatzes einerseits und das gezielte Vorspannen des Einsatzes beim Einbau der Tintenpatrone andererseits die mittlere Porengrößenverteilung im Einsatz variiert, so dass der Einsatz aufgrund seiner Materialeigenschaften als Ventil wirkt, da bei nicht eingebauter Tintenpatrone die mittlere Porengrößenverteilung, die größer ist als die des Tintenspeichers, einen Tintenfluß verhindert, während die mittlere Porengrößenverteilung bei eingebauter Tintenpatrone durch die Vorspannung so verringert wird, dass die zuvor angesprochene Kapillarwirkung auftritt.

Ferner ist es denkbar, einen elastischen Einsatz zu verwenden, der aus einem porösen Material gefertigt ist, dessen mittlere Porengrößenverteilung zumindest der mittleren Porengrößenverteilung des Tintenspeichers entspricht, vorzugsweise geringer als die mittlere Porengrößen verteilung des Tintenspeichers ist, so dass auch bei vergleichsweise geringer Vorspannung des Einsatzes, die nur zu einer geringfügigen Verdichtung der mittleren Porengrößenverteilung führt, die gewünschte, definierte Kapillarwirkung auftritt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine möglichst exakt bemessene Kapillarwirkung zwischen dem Einsatz und dem Tintenspeicher eingestellt werden soll.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen, den porösen Einsatz aus elastischem und tintenbeständigem Material zusätzlich unter Vorspannung im Kanal mittels Presssitz zu halten, um ein Verlagern des Einsatzes zu vermeiden.

Damit der Einsatz eine zusätzliche Ventilwirkung hat, wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Tintenpatrone vorgeschlagen, diesen durch den druckerseitigen Anschlussstutzen im Auslassbereich des Kanals vorzuspannen, so dass die Berührungsfläche zwischen dem Einsatz und dem porösen Tintenspeicher im Betriebszustand der Tintenpatrone vergrößert wird oder der Einsatz mit dem Tintenspeicher erstmalig in Berührung kommt.

Um sicherzustellen, dass der gleichfalls aus einem porösen Material gefertigte Tintenspeicher im Kontaktbereich durch den Einsatz nicht vorgespannt wird und eine vorgegebene definierten Gestalt bezüglich des Einsatzes zeigt, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Begrenzung mit ihrer der Tintenkammer zugewandten Oberseite bündig mit der die Tintenkammer begrenzenden Innenwand des Gehäuses der Tintenpatrone verläuft. Durch den bündigen Verlauf der Begrenzung mit der Innenwand liegt der Tintenspeicher auch im Bereich der Eintrittsöffnung des Kanals gleichmäßig an der Innenwand der Tintenkammer an und bietet dem Einsatz eine ebene, gleichmäßig verlaufende Kontaktfläche im Bereich der Eintrittsöffnung.

Als Begrenzung wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Tintenpatrone eine quer über die Eintrittsöffnung des Kanals verlaufende Rippe vorgesehen, welche vorzugsweise mutig zur Eintrittsöffnung des Kanals angeordnet ist. Die Rippe ist in der Lage, den Einsatz in einer definierten Position im Kanal zu halten, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, dass eine möglichst große Berührungsfläche des Einsatzes zum Tintenspeicher auch bei geringer Vorspannung gegeben ist.

Alternativ ist es auch denkbar, die Begrenzung in Form mehrerer, in die Eintrittsöffnung ragender, Begrenzungsnasen auszubilden, welche vorzugsweise gleichmäßig über den Innenumfang der Eintrittsöffnung verteilt sind. Auch durch diese Art der Begrenzung ist eine große Berührungsfläche des Einsatzes mit dem Tintenspeicher, bei vergleichsweise geringer Vorspannung, möglich. Ferner eignet sich diese Art der Begrenzung insbesondere dann, wenn der Einsatz mit Hilfe eines im Tintenstrahldrucker vorgesehenen Formelementes, wie beschrieben, zusätzlich gegen die Begrenzung vorgespannt wird, um die Berührungsfläche zum Tintenspeicher zu vergrößern.

Die Begrenzung kann bevorzugt auch aus zwei kreuzförmig in einer Ebene angeordneten, die Eintrittsöffnung überspannenden Rippen gebildet sein, welche vorzugsweise rechtwinklig zueinander verlaufen. Alternativ kann die Begrenzung aus mehreren, parallel mit Abstand zueinander, in einer Ebene angeordneten, quer über die Eintrittsöffnung verlaufenden Rippen gebildet sein. Diese beiden Ausführungsformen der Begrenzung sind insbesondere dann von Vorteil, wenn ein großer Kanaleintrittsquerschnitt vorliegt und der Einsatz demzufolge eine verhältnismäßig große Stirnfläche aufweist, die abgestützt werden soll.

Bei den Ausführungsformen der Begrenzung, die aus einer oder mehreren Rippen gebildet ist, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Rippe bzw. die Rippen einen mehreckigen Querschnitt, vorzugsweise einen rechteckigen, quadratischen oder rautenförmigen Querschnitt, aufweist bzw. aufweisen, wobei jeweils eine der Längskanten der jeweiligen Rippe dem Einsatz am nächsten angeordnet ist, bzw. in diesen eindringt. Dieser Rippenquerschnitt hat insbesondere den Vorteil, dass das Entformen der üblicherweise aus Kunststoffen durch Spritzgießen gefertigten Komponenten der Tintenpatrone vereinfacht ist.

Die beschriebene Erfindung mit ihren Ausführungsformen und Weiterbildungen ist gleichermaßen auch bei Tintenpatronen einsetzbar, deren Kanal, bzw. Anschlussstutzen, in Becherform mit geschlossenen Bodenteil und Austrittsöffnung im Wandteil ausgeführt ist. Der Einsatz stützt sich hierbei am Bodenteil des becherförmigen Kanals ab. Dieses Bodenteil kann dabei entweder bereits angeformt sein, so dass der Einsatz von der Patroneninnenseite her montiert wird. Es ist aber auch möglich, den Einsatz durch den zunächst offenen Boden des becherförmigen Kanals zu montieren und anschließend diese Montageöffnung tintendicht mittels eines geeigneten Elements zu verschließen. Als Verschlusselement eignet sich etwa ein elastischer Stopfen aus tintenbeständigem Material. Ebenfalls geeignet ist ein ebenes Wandteil aus demselben Material wie der Tintenbehälter selbst, das mit der Kanalwand tintendicht, etwa mittels eines Schweiß- oder Klebeverfahrens, verbunden ist.

Es ist jedoch auch denkbar, dass sich der Kanal in Längsrichtung durch den Anschlussstutzen erstreckt, also an seinen beiden gegenüberliegenden Enden offen ist, wobei das eine offene Ende, das dem porösen Tintenspeicher zugewandt ist, die Eintrittsöffnung und das andere offene Ende die Austrittsöffnung bildet. In einem derartigen Fall hat die Tintenpatrone im Bereich der mit dem Tintenstrahldrucker zu verbindenden Austrittsöffnung ihres Anschlussstutzens eine Abstützung für den Einsatz, wobei der Einsatz zwischen der Abstützung und der in der Eintrittsöffnung vorgesehenen Begrenzung des Kanals eingespannt ist. Bei entsprechender Gestaltung der Abstützung kann der Einsatz aufgrund seiner Elastizität gegebenenfalls an der Abstützung der Austrittsöffnung vorbei in den Kanal eingeführt werden.

Damit der Einsatz über seinen Querschnitt betrachtet insbesondere in den Abschnitten abgestützt ist, in denen er nicht an der Begrenzung in der Eintrittsöffnung anliegt, wird bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform vorgeschlagen, die Abstützung an der Austrittsöffnung und die Begrenzung an der Eintrittsöffnung versetzt in einer Weise anzuordnen, dass die Abstützung den Einsatz in diesen nicht anliegenden Abschnitten gezielt in Richtung der Eintrittsöffnung vorspannt. Hierdurch wird erreicht, dass diese Abschnitte, die am Tintenspeicher zur Anlage kommen unter Vorspannung gehalten sind. Gleichzeitig wird dadurch das Entformen der üblicherweise aus Kunststoff spritzgegossenen Tintenpatrone erleichtert.

So wird bei einer bevorzugten Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform vorgeschlagen, die Abstützung aus zwei, den Randbereich der Austrittsöffnung jeweils verschließenden, spiegelsymmetrisch ausgebildeten Stegen zu bilden. Durch die Stege wird erreicht, dass der Anschlussstutzen im Bereich der Austrittsöffnung versteift ist, so dass ein unerwünschtes Verformen des Anschlussstutzens beim Einsetzen in den Tintenstrahldrucker vermieden wird.

Diese Ausführungsform der Abstützung ist insbesondere von Vorteil in Kombination mit der zuvor beschriebenen mittig angeordneten Rippe als Begrenzung für die Eintrittsöffnung. Zu diesem Zweck weist jeder Steg eine Ausnehmung mit einer geradlinig verlaufenden Kante auf, wobei die Kanten der beiden Ausnehmungen parallel zu der quer zur Eintrittsöffnung verlaufenden Rippe ausgebildet sind. Durch diese An der Ausbildung der Begrenzung und der Abstützung erhält der Einsatz einen sehr sicheren Halt.

Alternativ ist es möglich, die Abstützung aus mehreren, vorzugsweise gleichmäßig über den Innenumfang verteilten, in die Austrittsöffnung ragenden, Stütznasen zu bilden, wobei die Anzahl der Stütznasen der Anzahl von Begrenzungsnasen in der Eintrittsöffnung entspricht und die Stütznasen zu den Begrenzungsnasen in der Eintrittsöffnung in Umfangsrichtung des Kanals gesehen versetzt sind. Diese Kombination aus Stütznasen und Begrenzungsnasen ist von besonderem Vorteil, das sie einerseits das Einführen des Einsatzes in den Kanal erleichtert, andererseits einen sicheren Halt des Einsatzes im Kanal gewährleistet.

Ist die Begrenzung aus zwei, die Eintrittsöffnung kreuzförmig überspannenden Rippen gebildet, wird bei einer Weiterbildung der aus zwei Stegen gebildeten Abstützung vorgeschlagen, jeden Steg mit einer Ausnehmung in seiner geradlinig verlaufenden Kante zu versehen. Die beiden an der Kanalinnenwand angeformten Stege sind durch zwei Zwischenräume getrennt. Die Ausnehmungen und Zwischenräume sind hierbei vorzugsweise deckungsgleich mit den Rippen in der Eintrittsöffnung angeordnet. Auf diese Weise ist ein einfaches Entformen der spritztechnisch hergestellten Tintenpatrone möglich.

Ist die Begrenzung dagegen aus mehreren parallel verlaufenden, die Eintrittsöffnung überspannenden Rippen gebildet, wird bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung vorgeschlagen, an der Austrittsöffnung mehre, in den Kanal ragende Stütznasen als Abstützung vorzusehen, wobei die Stütznasen in den Bereich des Kanals ragen, der in Längsrichtung des Kanals gesehen von den die Eintrittsöffnung überspannenden Rippen nicht überdeckt ist. Auch bei dieser Weiterbildung ist das Einführen des Einsatzes in den Kanal einerseits erleichtert, während andererseits ein sicherer Halt des Einsatzes im Kanal gegeben ist.

Ferner haben die zuvor beschriebenen, mit den verschiedenen Ausführungsformen der Begrenzungen kombinierten Weiterbildungen der Abstützungen den Vorteil, dass durch die versetzte Anordnung, der die jeweilige Abstützung bildenden Formelementen zu den die jeweilige Begrenzung bildenden Formelementen, das Entformen der Tintenpatrone erleichtert wird.

Die Tintenpatrone ist vorzugsweise zum unmittelbaren Anschließen an einen Druckkopf des Tintenstrahldruckers ausgelegt. Hierzu ist der Anschlussstutzen der Tintenpatrone so gestaltet, dass er unmittelbar mit dem Tintenzuführelement des Druckkopfes des Tintenstrahldruckers zur Tintenzuführung zu verbinden ist. Die Tintenpatrone ist in diesem Fall, zusammen mit dem Druckkopf, mitfahrend auf dem Druckerwagen angeordnet.

Alternativ kann die Tintenpatrone auch an einer stationär im Tintenstrahldrucker vorgesehene Tintenpatronenaufnahme angeschlossen werden, die über entsprechende Versorgungsleitungen mit dem Druckkopf in Verbindung steht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Unteransicht einer erfindungsgemäßen Tintenpatrone in perspektivischer Darstellung,
2 eine Schnittansicht durch die Tintenpatrone in 1,
3 eine vergrößerte Schnittansicht durch einen Anschlussstutzen der Tintenpatrone nach 1, bei dem als Begrenzung eine mittig zur Eintrittsöffnung des Kanals bzw. Anschlussstutzens verlaufender Rippe vorgesehen ist,
4 eine vergrößerte Schnittansicht des Anschlussstutzens der Tintenpatrone nach 1, die der Schnittansicht nach 3 entspricht, jedoch gegenüber dieser um 90° versetzt ist,
5 eine vergrößerte Unteransicht des in den 3 und 4 gezeigten Anschlussstutzens,
6 eine vergrößerte Unteransicht einer ersten Variante des Anschlussstutzens, bei dem als Begrenzung mehrere, gleichmäßig über den Umfang verteilte Begrenzungsnasen vorgesehen sind,
7 eine vergrößerte Unteransicht einer zweiten Variante des Anschlussstutzens. bei dem als Begrenzung zwei gekreuzte Rippen vorgesehen sind, und
8 eine vergrößerte Unteransicht einer dritten Variante des Anschlussstutzens, bei dem als Begrenzung mehrere parallel zueinander verlaufende Rippe vorgesehen sind.
1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Unteransicht einer erfindungsgemäßen Tintenpatrone 10 für einen Tintenstrahldrucker. Die Tintenpatrone 10 hat ein Gehäuse 12 aus Kunststoff, das an seiner Oberseite mit einem Deckel 14 (siehe 2) verschlossen ist. An der Unterseite des Gehäuses 12 ist ein Anschlussstutzen 16 angeformt, mit dem die Tintenpatrone 10 mit einem Tintenzuführelement (nicht dargestellt) eines Druckkopfes des Tintenstrahldruckers verbindbar ist. An der einen Seitenfläche des Gehäuses 12 ist ferner ein Verriegelungselement 18 durch ein Filmscharnier angelenkt, mit dem die Tintenpatrone 10 am Druckkopf zu sichern ist.
2 zeigt eine Schnittansicht durch die Tintenpatrone nach 1. Im Gehäuse 12 der Tintenpatrone ist eine erste Tintenkammer 20 ausgebildet, die durch eine Wand 22 von einer zweiten Tintenkammer 24 getrennt ist, mit dieser jedoch über eine Öffnung 26 in der Wand 22 in Strömungsverbindung steht.
In der ersten Tintenkammer 20 ist ein poröser Tintenspeicher 28 in Form eines Schwammes oder eines Vliesmaterials aufgenommen, der zum Speichern flüssiger Tinte dient. Des weiteren steht die erste Tintenkammer 20 mit einem, im Anschlussstutzen 16 ausgebildeten Kanal 30 in Strömungsverbindung. Im Kanal 30 ist ferner ein gleichfalls aus einem porösen Material gefertigter Einsatz 32 gehalten, dessen Funktion und Aufbau später noch im Detail erläutert wird.
Die zweite Tintenkammer 24 steht über einen Druckausgleich 34 mit der Umgebung in Strömungsverbindung, dessen Aufbau nicht näher erläutert wird.
In den 3 bis 5 ist der Anschlussstutzen 16 in zwei verschiedenen, vergrößerten Schnittansichten sowie in einer Unteransicht dargestellt. Der Kanal 30 erstreckt durch den An schlussstutzen 16 in dessen Längsrichtung und hat eine Eintrittsöffnung 34, die in die erste Tintenkammer 20 mündet, sowie eine Austrittsöffnung 36 am entgegengesetzten Ende. An der Eintrittsöffnung 34 ist eine sich quer über diese erstreckende Rippe 38 ausgeformt, die im Querschnitt etwa rautenförmig ist (siehe 4). Die obere Kante der Rippe 38 verläuft etwa bündig mit der Innenwand 40 der ersten Tintenkammer 22, so dass der Tintenspeicher 28 zumindest annähernd eben über die Eintrittsöffnung 34 verläuft. Wie 5 zeigt, ist die Rippe 38 etwa mittig zur Eintrittsöffnung 34 vorgesehen.
Nahe der Austrittsöffnung 36 sind zwei spiegelsymmetrische Stege 42 und 44 vorgesehen, die den Randbereich der Austrittsöffnung 36 jeweils verschließen. Jeder Steg 42 und 44 weist eine Ausnehmung 46 mit einer geradlinig verlaufenden Kante 48 auf, wobei die Kanten 48 der beiden Ausnehmungen 46 parallel zu der quer zur Eintrittsöffnung 34 verlaufenden, mittig angeordneten Rippe 38 ausgebildet sind.
Der in 2 gezeigte Einsatz 32 ist zwischen der als Begrenzung dienenden Rippe 38 in der Eintrittsöffnung 34 und den beiden Stegen 42 und 44 in der Austrittsöffnung 36 derart eingespannt, dass der Einsatz 32 unter geringer Vorspannung im Kanal 30 mit seiner, dem Tintenspeicher 28 zugewandten Stirnseite an der Rippe 38 anliegt, wobei er mit seinen nicht an der Rippe 38 anliegenden Abschnitten an der Rippe 38 vorbei mit dem Tintenspeicher 28 in Berührung steht, bzw. mit geringfügigem Abstand zu diesem gehalten ist.
Wird nun die Tintenpatrone 10 in den Tintenstrahldrucker eingesetzt, wird durch ein nicht dargestelltes Formelement am Tintenzuführelement des Druckkopfes der Einsatz 32 zusätzlich vorgespannt, so dass er aufgrund seiner Elastizität mit dem Tintenspeicher 28 in Berührung kommt, bzw. seine Berührungsfläche zum Tintenspeicher 28 vergrößert wird, um auf diese Weise eine Tintenzufuhr vom Tintenspeicher 28 zum Druckkopf zu ermöglichen. Durch das Einsetzen der Tintenpatrone 10 in den Tintenstrahldrucker wird der Einsatz 32, der im nicht eingebauten Zustand eine etwas größere mittlere Porengröße hat als der poröse Tintenspeicher 28, so stark komprimiert, dass seine mittlere Porengröße etwa der des Tintenspeichers 28 entspricht. Vorzugsweise weist der Einsatz 32 im eingebauten Zustand eine geringere mittlere Porengröße auf als der Tintenspeicher 28. Das dadurch zwischen dem Tintenspeicher 28 und dem Einsatz 32 entstehende Kapillargefälle fördert bzw. ermöglicht die Tintenzufuhr durch den Kanal 30 zum Druckkopf.
Wird die Tintenpatrone 10 aus dem Tintenstrahldrucker entnommen, kehrt der Einsatz 32 in seine ursprüngliche Form und Lage zurück, so dass er einerseits nur mehr mit einer geringen Fläche den Tintenspeicher 28 berührt, bzw. von diesem geringfügig beabstandet ist, während andererseits seine mittlere Porengröße gleichzeitig wieder ihren Ausgangswert einnimmt und damit größer ist als die mittlere Porengröße des Tintenspeichers 28, mit der Folge, dass sich die Kapillarwirkung umkehrt und die Tinte im Tintenspeicher gehalten wird. Auf diese Weise arbeitet der Einsatz 32 nicht nur als Tintenzuführung, sondern gleichzeitig auch als Ventil.
In 6 ist eine Variante des Anschlussstutzens 16 in Unteransicht gezeigt. Bei dieser Variante ragen mehrere gleichmäßig über den Innenumfang der Eintrittsöffnung 34 verteilte Begrenzungsnasen 50 in den Kanal 30. Im Bereich der Austrittsöffnung 36 ragen mehrere gleichmäßig über den Innenumfang verteilte Stütznasen 52 in den Kanal 30, wobei die Anzahl der Stütznasen 52 der Anzahl der Begrenzungsnasen 50 in der Eintrittsöffnung 34 entspricht und die Stütznasen 52 zu den Begrenzungsnasen 50 in der Eintrittsöffnung 34 in Umfangsrichtung des Kanals 30 gesehen versetzt sind. Der Einsatz ist bei dieser Variante zwischen den Begrenzungsnasen 50 und den Stütznasen 52 eingespannt.
7 zeigte eine zweite Variante des Anschlussstutzens 16. Bei dieser Variante sind an der Eintrittsöffnung 34 zwei kreuzförmig zueinander verlaufende Rippen 60 und 62 vorgesehen, welche die Eintrittsöffnung 34 überspannen. Die Austrittsöffnung 36 ist in ihren Randbereichen von zwei spiegelsymmetrisch ausgebildeten Stegen 64 und 66 teilweise verschlossen. Jeder Steg 64 und 66 weist eine Ausnehmung 68 sowie eine mittig angeordnete Unterbrechung 70 auf. Die Kanten der Ausnehmungen 68 und die Kanten der beiden Unterbrechungen 70 verlaufen rechtwinklig zueinander, wobei die Kanten der Ausnehmungen 68 deckungsgleich mit der, die Eintrittsöffnung 34 überspannenden Rippe 60 und die Kanten der beiden Unterbrechungen 70 deckungsgleich mit der Rippe 62 verlaufen. Auch hier ist der Einsatz 34 zwischen den Rippen 60 und 62 sowie den Stegen 64 und 66 eingespannt.
In 8 ist schließlich eine dritte Variante des Anschlussstutzens 16 zu sehen, bei der an der Eintrittsöffnung 34 mehrere parallel zueinander verlaufende Rippen 80 vorgesehen sind, welche die Eintrittsöffnung 34 überspannen. An der Austrittsöffnung 36 sind mehre in den Kanal 30 ragende Stütznasen 82 ausgebildet, die in den Bereich des Kanals 30 ragen, der in Längs richtung des Kanals 30 gesehen von den die Eintrittsöffnung 34 überspannenden Rippen 80 nicht überdeckt ist. Bei dieser Variante ist der Einsatz 32 zwischen den Rippen 80 und den Stütznasen 82 eingespannt.
Die zuvor beschriebenen Varianten des Anschlussstutzens 16 stellen nur drei Möglichkeiten verschiedenster Abwandlungen dar, die Eintrittsöffnung 34 oder die Austrittsöffnung 36 teilweise derart zu verschließen, dass der Einsatz 32 unter Vorspannung im Kanal 30 gehalten ist, jedoch mit dem Tintenspeicher 28 zur Tintenübertragung in Berührung stehen kann.
Der Einsatz 32 ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel aus einem porösen Material gefertigt, das auch nach seiner Montage im Kanal 30 eine größere mittlere Porengröße als der Tintenspeicher 28 aufweist. Erst durch das Einsetzen der Tintenpatrone 10 in den Tintenstrahldrucker wird, wie bereits beschrieben, der Einsatz 32 soweit komprimiert, dass seine mittlere Porengröße geringer ist als die des Tintenspeichers 28. Der poröse Einsatz 32 kann jedoch bereits bei seiner Montage im Kanal 30 so vorgespannt werden, dass seine mittlere Porengröße geringer als die mittlere Porengröße des Tintenspeichers 28 ist.

Claims

Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker, mit einer Tintenkammer (20), in der ein Tintenspeicher (28) aus porösem Material zum Speichern von Tinte aufgenommen ist, einem in der Tintenkammer (20) in einer Eintrittsöffnung (34) mündenden Kanal (30) eines Anschlussstutzens (16), dessen Austrittsöffnung (36) zur Tintenabgabe mit dem Tintenstrahldrucker zu verbinden ist, und einem im Kanal (30) gehaltenen Einsatz (32), der zur Tintenabgabe mit dem Tintenspeicher (28) in Berührung steht und Tinte aus dem Tintenspeicher (28) durch den Kanal (30) der Austrittsöffnung (36) zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass sich der elastische Einsatz (32) im Kanal (30) abstützt und mit seiner, der Tintenkammer (20) zugewandten Stirnseite an einer, die Eintrittsöffnung (34) des Kanals (30) teilweise verschließenden Begrenzung (38; 50; 60, 62; 80) anliegt.
Tintenpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (32) in axialer Richtung des Kanals (30) gegen die Begrenzung (38; 50; 60, 62; 80) derart vorgespannt ist, dass der nicht an der Begrenzung (38; 50; 60, 62; 80) anliegende Abschnitt der Stirnseite des Einsatzes (32) durch die wirkende Vorspannung an der Begrenzung (38; 50; 60, 62; 80) vorbei mit dem porösen Tintenspeicher (28) in Berührung steht, vorzugsweise am Tintenspeicher (28) unter Vorspannung anliegt.
Tintenpatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Einsatz (32) durch die an ihm wirkende Vorspannung derart verformt ist, dass seine mittlere Porengröße kleiner oder gleich der mittleren Porengröße des Tintenspeichers (28) ist.
Tintenpatrone nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (32) ohne Vorspannung eine mittlere Porengröße hat, welche größer ist als die mittlere Porengröße des Tintenspeichers (28).
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Einsatz (32) aus einem porösen Material gefertigt ist, dessen mittlere Porengröße zumindest der mittleren Porengröße des Tintenspeichers (28) entspricht, vorzugsweise geringer als die mittlere Porengröße des Tintenspeichers (28) ist.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Einsatz (32) unter Vorspannung im Kanal (30) gehalten ist.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (32) durch ein an dem für den Anschlussstutzen (16) der Tintenpatrone (10) vorgesehenen Anschluss des Tintenstrahldruckers vorgesehenes Formelement beim Einsetzen der Tintenpatrone (10) in den Tintenstrahldrucker derart vorspannbar ist, dass die Berührungsfläche zwischen dem elastischen Einsatz (32) und dem Tintenspeicher (28) bei in den Tintenstrahldrucker eingesetzter Tintenpatrone (10) vergrößert ist oder der Einsatz (32) mit dem Tintenspeicher (28) erstmalig in Berührung kommt.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung (38; 50; 60, 62; 80) mit ihrer der Tintenkammer (20) zugewandten Oberseite bündig mit der die Tintenkammer (20) begrenzenden Innenwand (40) des Gehäuses (12) der Tintenpatrone (10) verläuft.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung eine quer über die Eintrittsöffnung (34) des Kanals (30) verlaufende Rippe (38) ist, welche vorzugsweise mittig zur Eintrittsöffnung (34) des Kanals (30) angeordnet ist.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung aus mehreren in die Eintrittsöffnung (34) ragenden Begrenzungsnasen (50) gebildet ist, welche vorzugsweise gleichmäßig über den Innenumfang der Eintrittsöffnung (34) verteilt sind.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung aus zwei kreuzförmig in einer gemeinsamen Ebene angeordneten, die Eintrittsöffnung (34) überspannenden Rippen (60, 62) gebildet ist, welche sich vorzugsweise rechtwinklig kreuzen.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung aus mehreren parallel, mit Abstand zueinander, in einer gemeinsamem Ebene angeordneten, quer über die Eintrittsöffnung (34) verlaufenden Rippen (80) gebildet ist
Tintenpatrone nach Anspruch 9, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (38) bzw. die Rippen (60, 62; 80) einen mehreckigen Querschnitt, vorzugsweise einen rechteckigen, quadratischen oder rautenförmigen Querschnitt, aufweist bzw. aufweisen, wobei jeweils eine der Längskanten der jeweiligen Rippe (38; 60, 62; 80) dem Einsatz (32) am nächsten angeordnet ist, bzw. in diesen eindringt.
Tintenpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kanal (30) in Längsrichtung durch den Anschlussstutzen (16) erstreckt und im Bereich seiner mit dem Tintenstrahldrucker zu verbindenden Austrittsöffnung (36) eine Abstützung (42, 44; 52; 64, 66; 82) für den Einsatz (32) aufweist, und dass der Einsatz (32) zwischen der Abstützung (42, 44; 52; 64, 66; 82) und der Begrenzung (38; 50; 60, 62; 80) in Längsrichtung des Kanals (30) gesehen eingespannt ist.
Tintenpatrone nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung (42, 44; 52; 64, 66; 82) an der Austrittsöffnung (36) und die Begrenzung (38; 50; 60, 62; 80) an der Eintrittsöffnung (34) derart einander zugeordnet am Kanal (30) vorgesehen sind, dass die Abstützung (42, 44; 52; 64, 66; 82) die der Austrittsöffnung (36) zugewandte Stirnseite des Einsatzes (32) jeweils in den Abschnitten abstützt, in denen die der Eintrittsöffnung (34) zugewandte Stirnseite des Einsatzes (32) nicht an der Begrenzung (38; 50; 60, 62; 80) an der Eintrittsöffnung (34) anliegt.
Tintenpatrone nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung aus zwei, den Randbereich der Austrittsöffnung (36) jeweils verschließenden, spiegelsymmetrisch ausgebildeten Stegen (42, 44; 64, 66) gebildet ist.
Tintenpatrone nach Anspruch 9 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steg (42, 44) eine Ausnehmung (46) mit einer geradlinig verlaufenden Kante (48) aufweist, wobei die Kanten (48) der beiden Ausnehmungen (46) parallel zu der quer zur Eintrittsöffnung (34) verlaufenden, mittig angeordneten Rippe (38) ausgebildet sind.
Tintenpatrone nach Anspruch 10 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung aus mehreren, vorzugsweise gleichmäßig über den Innenumfang des Kanals (30) verteilten, in die Austrittsöffnung (36) ragenden Stütznasen (52) gebildet ist, wobei die Anzahl der Stütznasen (52) der Anzahl der Begrenzungsnasen (50) in der Eintrittsöffnung (34) entspricht und die Stütznasen (52) zu den Begrenzungsnasen (50) in der Eintrittsöffnung (34) in Umfangsrichtung des Kanals (30) gesehen versetzt sind.
Tintenpatrone nach Anspruch 11 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steg (64, 66) eine Ausnehmung (68) mit einer geradlinig verlaufenden Kante sowie eine symmetrisch am jeweiligen Steg (64, 66) ausgebildete Unterbrechung (70) aufweist, deren Kanten rechtwinklig zu der Kante der an dem betreffenden Steg (64, 66) jeweils ausgebildeten Ausnehmung (68) laufen, wobei die Kanten der Ausnehmungen (68) deckungsgleich mit der einen, die Eintrittsöffnung (34) kreuzförmig überspannenden Rippe (60) und die Kanten der beiden Unterbrechungen (70) deckungsgleich mit der anderen der beiden Rippen (62) verlaufen.
Tintenpatrone nach Anspruch 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Abstützung an der Austrittsöffnung (36) aus mehren, in den Kanal (30) ragenden Stütznasen (82) gebildet ist, wobei die Stütznasen (82) in den Bereich des Kanals (30) ragen, der in Längsrichtung des Kanals (30) gesehen von den die Eintrittsöffnung (34) überspannenden Rippen (80) nicht überdeckt ist.
Tintenpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (16) der Tintenpatrone (10) unmittelbar mit dem Tintenzuführelement des Druckkopfes des Tintenstrahldruckers zur Tintenzuführung zu verbinden ist.