DE19534613C2 - Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tintenpatrone nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein bekannter Tintenstrahldrucker, bei dem eine Tinteneinheit und ein Druckkopf auf einem Schlitten angeordnet sind, wird in EP 0 581 531 A1 beschrieben. Bei diesem Drucker wird der Tintenbehälter zur Vermeidung von Ausfällen beim Drucken, die durch Variationen im Tintenlevel oder Luftblasen auftreten können, welche wiederum durch Bewegungen des vom Schlitten mitbewegten Tintenbehälters verursacht werden, in zwei Bereiche unterteilt. Ein erster, neben dem Druckkopf angeordneter Bereich des Behälters enthält ein mit Tinte getränktes, poröses Element, wie z. B. ein Schaumgummi, und ein zweiter Bereich enthält flüssige Tinte ohne ein poröses Element. Dieser Aufbau ermöglicht, die Tinte dem Druckkopf durch das poröse Element zuzuführen, so daß das Auftreten von durch Bewegungen der Tinte im Behälter bedingten Problemen bis zu einem gewissen Grad verhindert wird.

Das poröse Element steht mit dem Druckkopf über ein vorstehendes Teil, welches durch ein im Seitenbereich des Behälters ausgebildetes Loch eingeführt wird, in permanenter Flüssigkeitsverbindung. Jedoch kann ein solcher Aufbau nicht bei einem Druckkopf angewendet werden, bei dem ein Eindringen von Luftblasen in eine Druckkammer verhindert werden muß, wie sie z. B. bei Druckköpfen vorkommt, bei denen ein piezoelektrischer Vibrator als Betätigungselement des Tintenausstosses verwendet wird.

Aus der EP 0 580 433 A1 ist eine Tintenpatrone mit einer ersten Kammer, einer zweiten Kammer, die an die erste Kammer angrenzt und mit dieser verbunden ist, und einer Trennwand, welche die erste Kammer von der zweiten Kammer trennt, bekannt, wobei in der Trennwand eine durch sie hindurchreichende Verbindungsöffnung ausgebildet ist, die in der Nähe des Grundes der Trennwand angeordnet ist und sich längs eines Teils der Breite der Trennwand erstreckt, wenn in Richtung des Grundes der Trennwand geblickt wird, und wobei die zweite Kammer und die erste Kammer durch die Verbindungsöffnung miteinander in Verbindung stehen. Eine Tintenzuführöffnung reicht durch eine Wand der zweiten Kammer hindurch und führt Tinte nach außen aus der Patrone. Ein von der Tintenzuführöffnung und der Verbindungsöffnung beabstandeter Lufteinlaß dient zum Einlassen von Umgebungsluft in das Innere der zweiten und der ersten, Tinte enthaltenden, Kammer.

Weiterhin ist aus der EP 0 633 138 A2 eine Tintenpatrone mit einem Deckel bekannt, an dessen Innenwand ein Vorsprung so angeordnet ist, daß dieser einer Tintenzuführöffnung gegenüber liegt und ein poröses Element so gegen eine Tintenzuführöffnung preßt, daß der Teil des porösen Elements im Bereich der Tintenzuführöffnung am stärksten komprimiert wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Tintenpatrone für Tintenstrahldrucker zur Verfügung zu stellen, bei der auf einfache Weise die Tintenzufuhr bei gleichmäßiger Verteilung der Tinte gefördert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Bereitstellung einer Tintenpatrone mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ermöglicht eine Tintenpatrone, die eine kontinuierliche Zufuhr von Tinte zu einem Druckkopf gestattet, wobei störende Einflüsse durch Temperatur, atmosphärische Änderungen und Vibrationen ausgeschlossen sind. Die vorliegende Erfindung erlaubt ein größeres Volumen an Tinte in der Tintenpatrone und ermöglichst es, dem Druckkopf einen größeren Anteil der Tinte zuzuführen. Zudem kann ein Behälter mit transparenten Seitenwänden versehen werden, so daß der Anwender auf einfache Weise die Restmenge an Tinte bestimmen kann. Außerdem dienen Mittel zur Dämpfung von unerwünschten Bewegungen der Tinte in der Tintenpatrone.

Eine Tintenpatrone wird aus einer ersten Kammer, der Tintenkammer zum Tintenspeichern und einer zweiten Kammer, der Schaumkammer zur Aufnahme eines tintenabsorbierenden porösen Elements gebildet. Eine Teilung, die Tinten- und Schaumkammer trennt, weist ein Loch auf, so daß die Schaumkammer mit der Tintenkammer in Fließverbindung steht. Die Tintenpatrone wird mit einer Tintenzuführöffnung ausgebildet. Ein trichterförmiges Dichtteil wird in der Zuführöffnung angeordnet und führt einem Druckkopf Tinte zu, indem es eine Druckdifferenz durch das poröse Element aufbaut. Das Dichtteil wird aufwärts gerichtet in der Tintenzuführöffnung angeordnet und ist nachgiebig bzw. elastisch.

Eine Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker hat also eine erste Kammer und eine zweite Kammer, die an die erste Kammer angrenzt und mit dieser integriert ist, sowie eine Trennwand, welche die erste Kammer von der zweiten Kammer trennt. In der Trennwand ist eine durch sie hindurchreichende Verbindungsöffnung ausgebildet, die in der Nähe des Grundes der Trennwand angeordnet ist und sich längs eines Teils der Breite der Trennwand erstreckt, wenn in Richtung des Grunds der Trennwand betrachtet. Die zwei Kammern stehen durch die Verbindungsöffnung miteinander in Verbindung. Weiterhin umfaßt die Tintenpatrone eine Tintenzuführöffnung, die durch eine Wand der zweiten Kammer hindurchreicht und Tinte nach außen aus der Patrone führt sowie einen von der Tintenzuführöffnung und der Verbindungsöffnung beabstandeten Lufteinlaß zum Einlassen von Umgebungsluft in das Innere der zweiten und der ersten, Tinte enthaltenden, Kammer.

Die Tintenpatrone hat in der zweiten Kammer ein poröses Element, wobei die Tintenzuführöffnung die Tinte von dem porösen Element aus nach außen aus der Patrone führt; der Lufteinlaß läßt Umgebungsluft auch in das poröse Element ein.

Der Druck in der ersten und in der zweiten Kammer hat einen Wert unterhalb des atmosphärischen Drucks, wobei ein Druckgleichgewicht zwischen der ersten und der zweiten Kammer durch Oberflächenspannung des porösen Elements in der Umgebung der Verbindungsöffnung erhalten wird, um die Tinte in der ersten Kammer zu halten. Die erste und die zweite Kammer, die Trennwand, die Verbindungsöffnung, den Lufteinlaß und die Tintenzuführöffnung sind so angeordnet und ausgelegt, daß, sobald das Druckgleichgewicht zwischen den Kammern nicht mehr erhalten bleibt, weil die das poröse Element tränkende Tinte zumindest teilweise durch die Tintenzuführöffnung geleitet wird, Tinte von der ersten Kammer dem porösen Element in der zweiten Kammer bedarfsgerecht zugeführt wird, bis das Druckgleichgewicht zwischen der ersten und der zweiten Kammer wiederhergestellt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die das Tintenzuführsystem eines Tintenstrahldruckers zeigt.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht einer Tintenstrahldruckerpatrone nach der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Einfarbentintenpatrone gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.

Fig. 4 ist eine Graphik, welche die Beziehung zwischen Tintenverbrauch, Druckniveau und Resttinte in einer Tintenkammer zeigt.

Fig. 5 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Tintenpatrone, die den Übergang zwischen Tinten- und Schaumkammer gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.

Fig. 6 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Tintenpatrone, die den Übergang zwischen Tinten- und Schaumkammer gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.

Fig. 7 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Tintenpatrone, die den Übergang zwischen Tinten- und Schaumkammer gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie 33-33 der Fig. 7.

Fig. 9 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Tintenpatrone, die den Übergang zwischen Tinten- und Schaumkammer gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.

Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht längs der Linie 35-35 der Fig. 9.

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht, die eine gemäß einer siebten Ausführungsform aufgebaute Tintenpatrone zeigt.

Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht, die eine gemäß einer achten Ausführungsform aufgebaute Tintenpatrone zeigt.

Ein Druckkopf kann in einem Vierfarb-Druckerplotter oder Farbbilddrucker verwendet werden und hat vier Farbtintensysteme und diesen zugeordnete Tintendüsen. Der Vierfarb-Druckerplotter setzt schwarze, rote, grüne und blaue Tinte ein und bewegt den Druckkopf oder ein Blatt Papier, oder beides, um daraufhin Tinte in einer der gewünschten Farben wie in einem konventionellen Druckkopf auf eine vorbestimmte Stelle des zu bedruckenden Papiers zu sprühen, um einen Tintenpunkt zu bilden. Gewünschte Buchstaben und Zeichnungen können somit durch Wiederholungen der obigen Sequenz aufgezeichnet werden. Die vorliegende Erfindung kann auf Tintenstrahldrucker aller Arten angewendet werden, einschließlich solcher mit Druckköpfen, die Hitze mittels Widerständen oder ähnlichem erzeugen, oder auf der Verschiebung von piezoelektrischen Elementen oder Umformern beruhen, um einen Tintentropfen nach Anlegen eines Drucksignals aus einer Kammer auszustoßen. Die Tintenzuführbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung können den besagten Kammern Tinte durch Kapillarwege kontinuierlich zuführen.

In einem Farbbilddrucker, der Tinten in vier Farben verwendet, also in schwarz, rot, grün und blau, wird ein Blatt Papier durch einen Druckkopf in einer Richtung abgetastet, die orthogonal zur Richtung des Papiertransports liegt, um eine Punktlinie in einem Abtastdurchgang zu bilden, wobei das Papier jeweils zeilenweise weitergeführt wird, um Bilder aufzuzeichnen. In Sieben-Farbdruckern werden Tinten in vier Farben, nämlich schwarz, gelb, Magenta, und Cyan, verwendet, wobei Rot, Grün und Blau durch überlagernde Tinten in zwei der drei gewünschten Farben (außer Schwarz) auf einem Blatt Papier gebildet werden, wodurch Farbbilder in insgesamt sieben Farben aufgezeichnet werden.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Tintenzuführsystem eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes zeigt.

Eine Druckkopfeinheit 1 vom Tintenstrahltyp ist mit einem Tintenbehälter 3 mittels eines Verbindungselements 2 verbunden. Tinte wird vom Tintenbehälter 3 dem Druckkopf 1 durch eine Kanüle 2a und einen Tintenzuführdurchgang 2b des Verbindungselements 2 zugeleitet, so daß die Druckkopfeinheit 1 Tintentropfen in Übereinstimmung mit Drucksignalen ausstoßen kann.

Das in Fig. 1 gezeigte Gerät enthält weiterhin ein außerhalb des Druckbereichs angeordnetes Kappenelement 4 welches durch einen nicht dargestellten Antriebsmechanismus anstoßend an die Düsenplatte der Druckkopfeinheit 1 angelegt wird, um die Düsenöffnungen vor dem Austrocknen zu bewahren. Das Kappenelement 4 ist durch ein Rohr 8 mit einer Saugpumpe 5 verbunden, die durch eine Steuereinheit 6 bedient wird, um Tinte von der Druckkopfeinheit 1 durch das Kappenelement 4 zu saugen. Das Gerät in der Fig. 1 ist weiterhin mit einem Ausflußtank 7 ausgestattet, der mit einer Auslaßöffnung der Saugpumpe 5 durch ein Rohr 9 verbunden ist.

Die Tintenpatrone ist so ausgelegt, daß sie mit geringem Kraftaufwand und unter Anpassung auch an gewisse Positionierabweichungen eingesetzt werden kann. Bezug wird zunächst auf Fig. 2 genommen, die eine gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte Tintenpatrone mit einem Hauptbehälter 501 und mit einer zentralen Trennwand 510 zeigt. Eine Schaumkammer 511 enthält ein poröses Element 520 und eine Tintenkammer 512 dient zur Aufnahme von flüssiger Tinte. Die Schaumkammer 511 ist so dimensioniert, daß sie das entsprechende poröse Element 520 aufnehmen kann.

Das Volumen des porösen Elements 520 wird so festgelegt, daß es größer als die Kapazität der Schaumkammer 511 ist, damit es vorzugsweise durch Kompression in der Schaumkammer 511 zurückgehalten wird. Das Kapazitätsverhältnis der Schaumkammer 511 zu der Tintenkammer 512 wird so gewählt, daß die Schaumkammer 511 um 20 bis 30% mehr Tinte aufnehmen kann als die zugehörige Tintenkammer 512.

Wenn eine Patrone weggeworfen wird, wird ein Auslaufen aus der Patrone verhindert, indem die Tinte von dem zugehörigen porösen Element absorbiert wird, so daß die Umwelt vor Leckagen der Tinte geschützt wird.

Eine Tintenzuführöffnung 513 ist im Hauptbehälter 501 innerhalb der Schaumkammer 511 ausgebildet. Die Tintenzuführöffnung 513 ist zur Verbindung mit einer entsprechenden Tintenzuführkanüle (nicht dargestellt) des Druckkopfes ausgelegt, die am unteren Ende der Schaumkammer 511 eingeführt werden.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist das obere Ende des Hauptbehälters 501 mit einem Deckel 516 verschlossen. Zwei Tintenbefüllungsöffnungen 514 und 515 sind über der Schaumkammer 511 im Deckel angeordnet. Die Kammer 511 umfaßt Tintenbefüllungsöffnungen 514 und 515. Vorsprünge 516a und 516b sind in die innere Oberfläche des Deckels 516 integriert und so in der Schaumkammer 511 angeordnet, daß sie die Befüllungsöffnungen 515 bzw. 514 umgeben. Das poröse Element 520 wird durch die Vorsprünge 516a und 516b gegen die untere Wand der Schaumkammer 511, in welcher die Tintenzuführöffnung 513 ausgebildet ist, gepreßt.

Die untere Spitze des Vorsprungs 516a, welcher der Tintenzuführöffnung 513 gegenüberliegt, ist tiefer angeordnet als die untere Spitze des Vorsprungs 516b, wodurch der Anteil des porösen Elements 520, der in der Umgebung der Tintenzuführöffnung 513 liegt, am stärksten komprimiert wird.

Ein hervorstehender Abschnitt 522, der zusammen mit dem Deckel 516 das poröse Element 520 komprimiert, ist am Boden der Schaumkammer 511 ausgebildet. Eine Ausnehmung 523, die einen Raum mit einer festgelegten Oberfläche umgrenzt, ist am oberen Ende des hervorstehenden Abschnitts 522 ausgebildet. Ein durchgängiges Loch 524 ist in dem vorstehenden Teil 522 ausgebildet und dient als Tintendurchgang. Ein Ende dieses durchgängigen Loches 524 steht in Fließverbindung mit dem durch die Ausnehmung 523 definierten Raum, und das andere Ende mit einem Dichtteil 530, das im folgenden beschrieben wird. Die Ausnehmung 523 weist bevorzugterweise eine Querschnittsfläche auf, die größer als die Querschnittsfläche des Tintendurchgangs 524 ist. Ein Filter 525 ist am oberen Ende der Ausnehmung 523 angebracht.

Das Dichtteil 530 ist am unteren Ende der Tintenzuführöffnung 513 in einem Bereich größerer Querschnittsfläche als der des durchgängigen Loches 524 angeordnet und besteht aus einem nachgiebigen Material wie etwa Gummi. Das Dichtteil 530 ist als eine trichterförmige Abdichtung mit nach oben offenem Ende ausgelegt. Das untere Ende eines röhrenförmigen Bereiches 531 ist dicker als die anderen Bereiche. Eine obere Randkante 533 einer Einschnürung oder Verengung 532 des Dichtteils 530 berührt einen Anschlag bzw. abgestuften Bereich 513a, der zwischen dem Bereich größerer Querschnittsfläche und dem Loch 524 liegt, der Tintenzuführöffnung 513. Das Dichtteil 530 ist mit einem Wulst 535 ausgestattet, der in einer lateralen Nut 527 innerhalb der Innenwandung der Tintenzuführöffnung 513 in Eingriff kommt. Der röhrenförmige, als Halteabschnitt dienende Bereich 531 und die Verengung 532 sind miteinander durch einen dünnen Verbindungsbereich 534 verbunden.

Bei dieser Konstruktion ist das Dichtteil 530 mit seinem röhrenförmigen Bereich 531 an der Tintenzuführöffnung 513 gehalten. Zusätzlich wird eine Aufwärtsbewegung der oberen Randkante 533 durch den Anschlag 513a verhindert. Somit ist, selbst wenn die zugehörige Tintenzuführkanüle eingeschoben oder herausgezogen wird, das Dichtteil 530 in geeigneter Weise mit der Tintenzuführöffnung 513 verbunden. Da die Verengung 532 dazu dient, eine hermetische Abdichtung zwischen dem Dichtteil der Tintenzuführöffnung und der Tintenzuführkanüle zu erreichen, kann ferner die Verengung wegen des dünnen Verbindungsbereichs 534 etwas bewegt werden, ohne sich zu deformieren. Folglich kann die luftdichte Abdichtung zwischen dem Dichtteil und der Tintenzuführkanüle erhalten werden, da eine relative Fehlausrichtung zwischen der Tintenzuführkanüle und der Tintenzuführöffnung kompensiert werden kann.

Ein Durchgang oder eine Verbindungsöffnung 519 ist in der zentralen Trennwand 510 ausgebildet, welche die Schaumkammer 511 von der Tintenkammer 512 trennt. Schlitze sind bis zu einer bestimmten Höhe reichend in der Trennwand 510 ausgebildet, und stehen mit der Verbindungsöffnung zum Zwecke des Gas-Flüssigkeitsaustausches in Verbindung. Das poröse Element 520 ist so in die Schaumkammer 511 eingefügt, daß es gegen die Verbindungsöffnung 519 gedrückt wird. Auf der Rückwand des Behälters 501 werden Rippen in der Tintenkammer 512 ausgebildet. Eine individuelle Verbindungsöffnung wird zwischen dem Kammerpaar 511, 512 gebildet, die sich nur über einen Anteil der dazwischen gebildeten Unterteilung 510 erstreckt.

In einer zweiten Ausführungsform kann eine Patrone 5100 für schwarze Tinte kleiner sein als eine solche für Farbtinte, und sie kann doch eine größere Tintenkapazität aufweisen als die Kammer für Farbtinte. Gemäß der zweiten Ausführungsform wird in Fig. 3 eine Patrone für schwarze Tinte gezeigt, die eine innerhalb des Behälters gebildete Teilungswand 5117 hat, die sich von einer Trennwand 5110 zur Abteilung einer Schaumkammer 5111 und einer Tintenkammer 5112 bis zu einer Seitenwand 5100a des Hauptbehälters 5100 erstreckt und somit den Tintenbehälter 5112 in zwei Zellen oder Teilkammern 5112a und 5112b teilt. Dieser Aufbau verhindert, daß der Behälter 5100 durch einen negativen Druck deformiert wird, der bei dem im folgenden beschriebenen Tintenbefüllvorgang auftritt, oder durch einen äußeren Druck während der Benutzung, wodurch ein Lecken von Tinte verhindert wird. Die Zellen 5112a und 5112b stehen durch eine sich nur über einen Teil der zentralen Trennwand 5110 erstreckende Verbindungsöffnung 5119 in ständiger Fließverbindung mit der Schaumkammer 5111. Weiterhin kann eine Verbindungsöffnung im unteren Teil der Teilungswand 5117 ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, mehrere Teilungswände vorzusehen.

Auf der Innenseite der Wand 5100a sind eine Vielzahl von Rippen 5118 ausgebildet, die vertikal längs der Innenseite 5100a laufen. Diese Rippen erlauben es der Tinte, leichter die Wand entlang abzufließen, so daß der Anwender einfach die Restmenge an Tinte bestimmen kann, indem er den Tintenspiegel betrachtet.

Das Tinteneinfülloch 514 bzw. 515 ist in demjenigen Bereich eines Deckels 516 ausgebildet, der der Positionierung des porösen Elements 520 innerhalb des Behälters 501 entspricht.

Die Tintenzuführöffnung 513 wird mit einer Folie 546 (Fig. 2) als vom Dichtteil 530 separaten Siegelelement verschlossen und Tintenbefüllungskanülen werden unter Durchstoßung des Siegelelements hermetisch in die Tintenbefüllungsöffnungen 514, 515 eingeschoben. Die Befüllungsöffnung 514 wird mit einer Evakuierungseinrichtung verbunden, während die Befüllungsöffnung 515 geschlossen wird.

Die Evakuierungseinrichtung verringert den Druck in der Schaumkammer 511 sowie auch in der Tintenkammer 512. Wenn sich der Druck auf einen vorbestimmten Wert verringert hat, wird der Evakuierungsvorgang beendet und die erste Befüllungsöffnung (514) wird verschlossen. Danach wird die zweite Befüllungsöffnung (515) mit einem tintengefüllten Meßrohr verbunden. Die im Meßrohr befindliche Tinte wird in den evakuierten Behälter gezogen, daraufhin von dem porösen Element 520 absorbiert und schließlich über die Verbindungsöffnungen 519 der Tintenkammer 512 zugeführt.

Nachdem die festgelegte Tintenmenge in die vorgesehene Tintenkammer eingefüllt ist, wird ein Siegel auf der äußeren Oberfläche des Deckels 516 angebracht, so daß die Tintenbefüllungsöffnungen 514, 515 unter Unterdruck versiegelt werden. Das Siegel erhält die reduzierten Druckverhältnisse in der Schaumkammer 511 und in der Tintenkammer 512.

Wenn von den Düsenöffnungen des Druckkopfes ein negativer Druck ausgeübt wird, fließt vom porösen Element 520 absorbierte Tinte durch die Öffnung 524 und durch die Öffnungen der Tintenzuführkanüle in den Druckkopf. Wenn Tinte vom porösen Element 520 in einer vorgegebenen Menge verbraucht worden ist und der Tintenpegel im porösen Element 520 sinkt, überschreitet der Druck in der Tintenkammer 512 die Haltekraft des porösen Elements in der Umgebung der Verbindungsöffnung 519, so daß Luftblasen durch die Verbindungsöffnung 519 in die Tintenkammer 512 eindringen. Folglich steigt der Druck in der Tintenkammer 512 und Tinte fließt in die Schaumkammer 511.

Die in die Schaumkammer 511 fließende Tinte wird vom porösen Element 520 absorbiert und erhöht damit den Tintenpegel in der Schaumkammer 511. In dem Moment, in dem die Haltekraft des porösen Elements 520 in der Nähe der Verbindungsöffnung 519 und der Druck in der Tintenkammer sich ausgleichen, versiegt der Tintenfluß von der Tintenkammer 512 zur Schaumkammer 511.

Die Graphik in Fig. 4 veranschaulicht diesen Vorgang. Hierbei kennzeichnet der Buchstabe F das Druckniveau im porösen Element 520 der Schaumkammer 511 und der Buchstabe G das Tintenniveau in der Tintenkammer 512. Wenn eine festgelegte Menge an Tinte w1, die zunächst im porösen Element 520 enthalten war, verbraucht ist, so daß das Tintenniveau im porösen Element 520 bis auf einen vorbestimmten Wert verringert ist, bei dem der Druck der Tintenkammer 512 die Haltekraft des porösen Elements 520 in der Umgebung der Verbindungsöffnung 519 übersteigt, fließt Tinte schrittweise von der Tintenkammer 512 in die Schaumkammer 511, bis das Gleichgewicht zwischen Tintenkammerdruck und der Haltekraft des porösen Elements 520 in der Umgebung der Verbindungsöffnung 519 wiederhergestellt ist. Somit bleibt, obwohl der Tintenpegel in der Tintenkammer 512 sukzessive abnimmt, das Tintenniveau im porösen Element 520 im wesentlichen konstant, so daß Tinte durch eine gleichbleibende Druckdifferenz dem Druckkopf mit einer konstanten Rate zugeführt wird.

Nachdem eine festgelegte Menge Tinte w2 durch den Druckkopf verbraucht worden ist, bleibt keine Tinte mehr in der Tintenkammer übrig. Die Menge an Tinte, die im porösen Element 520 enthalten ist, ist dann jedoch auf einem Niveau, das demjenigen entspricht, als Tinte noch stoßweise von der Tintenkammer 512 der Schaumkammer 511 zugeführt wurde. Somit kann der Druck unter Verwendung der im porösen Element 520 absorbierten Tinte fortgesetzt werden, obwohl keine weitere Tinte zur Ergänzung der Tintenzuführung im porösen Element 520 in der Tintenkammer 512 zur Verfügung steht. Nachdem eine vorgegebene Menge an Tinte w3 während des Drucks verbraucht worden ist, wird die Tinte in dem porösen Element 520 erschöpft, so daß kein weiterer Druck mehr möglich ist.

Während der gesamten Druckoperation von dann, wenn die gesamte Tinte der Tintenkammer 512 vom porösen Element 520 absorbiert worden ist, bis die Tinte verbraucht ist, wird dem Druckkopf ein konstanter Betrag an Tinte zugeführt. Die Erschöpfung der Tinte in der Tintenkammer 512 zeigt die bevorstehende Erschöpfung der Tinte in der gesamten Tintenpatrone an. Wenn zu diesem Zeitpunkt eine frische Tintenpatrone eingesetzt wird, ist die Sicherstellung einer kontinuierlichen, unterbrechungsfreien Tintenversorgung zum Druckkopf möglich.

Wie oben beschrieben, muß der Innenraum der Tintenpatrone während des Druckvorgangs unter negativem Druck gehalten werden. Zusätzlich zu der Bereitstellung des oben beschriebenen hermetischen Verschlusses muß die Übertragung der Tinte von der Tintenkammer 512 zur Schaumkammer 511 richtig durchgeführt werden, um einen konstanten Tintenfluß zum Druckkopf zu gewährleisten. Im folgenden wird die Struktur zum Steuern der Tintenzufuhr von der Tintenkammer 512 zur Schaumkammer 511 beschrieben.

Die Fig. 5 stellt die Grenze zwischen Schaumkammer 511 und Tintenkammer 512 in einer dritten Ausführungsform dar. Identische Bezugszeichen werden hierbei verwendet, um vergleichbare Merkmale zu kennzeichnen, wobei der Hauptunterschied zwischen dieser und der ersten Ausführungsform in einem, in der Öffnung 519 ausgebildeten, Stufenbereich liegt.

Der Stufenbereich 560 ist in der Verbindungsöffnung 519 angeordnet. Ein Anteil 563 des Bodens der Tintenkammer 512 ist höher als der von Schaumkammer 511, wobei der Stufenbereich 560 den Übergang bildet. Eine Rille 561, welche die Schaum- und Tintenkammern verbindet, wird im unteren Teil des Stufenbereichs gebildet.

Das poröse Element 520 steht in Kontakt mit der Verbindungsöffnung 519 und wird vom Stufenbereich 560 aufgenommen, so daß sein in der Umgebung der Verbindungsöffnung 519 gelegener Anteil komprimiert wird, wodurch die erforderliche Druckdifferenz zwischen Tintenkammer 512 und Schaumkammer 511 durch die Verbindungsöffnung 519 erreicht werden kann. Wenn der Tintenspiegel in der Tintenkammer 512 auf ein niedriges Niveau absinkt, ermöglicht die Rille 561, Tinte von der Tintenkammer 511 zu sammeln, die dann vom porösen Element 520 in der Schaumkammer 511 aufgenommen wird. Demzufolge kann die gesamte Tinte in der Tintenkammer 512 dem Druckkopf verlustfrei zugeführt werden.

Die Fig. 6 stellt eine Tintenpatrone gemäß einer vierten Ausführungsform dar. Auch hier sollen gleiche Bezugszeichen vergleichbare Strukturen kennzeichnen. Der Hauptunterschied zwischen dieser Ausführungsform und der ersten Ausführungsform liegt in den unterschiedlichen Niveaus der beiden Kammern.

Die Bodenseite 564 der Tintenkammer 512 ist höher als die Bodenseite 567 der Schaumkammer 511, wodurch eine Stufe 652 ausgebildet wird. Die Stufe 562 empfängt das untere Ende des porösen Elements 520, so daß dieses in der Umgebung der Verbindungsöffnung 519 komprimiert wird. Wenn gewünscht, kann eine Schräge 563 die von der Tintenkammer 512 zur Schaumkammer 511 abfällt, zur Unterstützung der Tintenzufuhr ausgebildet sein. Da die Schräge 563 einen leichteren Fluß der Tinte in der Tintenkammer 512 zur Schaumkammer 511 hin erlaubt, kann dem Druckkopf konstant Tinte zugeführt werden.

Die Fig. 7 und 8 stellen eine Tintenpatrone gemäß einer fünften Ausführungsform dar. Auch hier sollen gleiche Bezugszeichen vergleichbare Strukturen kennzeichnen. Der Hauptunterschied zwischen dieser Ausführungsform und der ersten Ausführungsform liegt in der Bereitstellung einer Durchgangsöffnung. Diese Ausführungsform entspricht übrigens der in der Fig. 3 dargestellten.

Eine Rille 519a (vgl. Fig. 3) wird in der Front der die Tintenkammer 512 und die Schaumkammer 511 trennenden zentralen Trennwand ausgebildet und steht in Verbindung mit dem oberen Bereich der Verbindungsöffnung 519 der zentralen Trennwand. Um den Luftdurchtritt von Tintenkammer 512 zur Schaumkammer 511 zu ermöglichen und die Fließverbindung zwischen diesen beiden Kammern zu erhalten, wird eine Durchgangsöffnung 519b am unteren Ende der Rille 519a ausgebildet. Dadurch wird der obere Bereich des porösen Elements 520, der nur eine relativ kleine Kapillarkraft aufweist, mit der Verbindungsöffnung 519 über den von der dünne Rille 519a gebildeten Raum in Fließverbindung gehalten.

Somit kann Tinte reibungslos durch Luft ersetzt werden, so daß die Tinte in der Tintenkammer 512 kontinuierlich in die Schaumkammer 511 einfließen kann, wodurch verhindert wird, daß entweder zuviel oder zuwenig Tinte geliefert wird.

Die Fig. 9 und 10 stellen eine Tintenpatrone gemäß einer sechsten Ausführungsform dar. Auch hier sollen gleiche Bezugszeichen vergleichbare Strukturen kennzeichnen. Der Hauptunterschied zwischen dieser Ausführungsform und der ersten Ausführungsform liegt in der Bereitstellung eines in die Schaumkammer 511 ragenden Vorsprungs.

Der hufeisenförmige Vorsprung 565 wird am Boden der Schaumkammer ausgebildet (Fig. 10). Der Vorsprung 565 gewährleistet einen Raum in der Umgebung der Verbindungsöffnung 519, so daß Tinte problemlos aus der Tintenkammer 512 in die Schaumkammer 511 einfließen kann. Der Vorsprung kann jedoch auch andere geeignete Formen haben. Er kann ebenfalls auf der zentralen Trennwand 510 liegen.

Wie oben beschrieben, sind Schaum- und Tintenkammer durch eine einzelne zentrale Trennwand 510 voneinander geteilt. In einer in den Fig. 11 und 12 gezeigten, siebten bzw. achten Ausführungsformen einer Einfarb-Tintenpatrone kann eine Tintenkammer 571 so ausgebildet sein, daß sie zwei oder drei Seiten der Schaumkammer 570 umgibt, wobei zumindest eine Verbindungsöffnung 573 in zumindest einer der die Schaum- und die Tintenkammer trennenden Wände 572 ausgebildet sein kann. Eine Austrittsöffnung bzw. Tintenzuführöffnung 574 ist in der Schaumkammer 570 angeordnet. Eine Tintenpatrone mit solchen Aufbau kann eine vergleichsweise große Menge Tinte bezüglich des Gesamtvolumens der Patrone haben. Weiterhin kann ein Anwender aufgrund der Anordnung der Kammern einfach erkennen, ob ein erschöpfungsbedingter Austausch der Patrone notwendig ist.

Claims (13)

1. Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker, mit:

• 1. einer ersten Kammer (512);
• 2. einer zweiten Kammer (511), die an die erste Kammer (512) angrenzt, mit dieser integriert ist und ein poröses Element (520) enthält,
• 3. eine Trennwand (510), welche die erste Kammer (512) von der zweiten Kammer (511) trennt, wobei in der Trennwand (510) eine durch sie hindurchreichende Verbindungsöffnung (519) ausgebildet ist, die in der Nähe des Grundes der Trennwand (510) angeordnet ist und sich längs eines Teils der Breite der Trennwand (510) erstreckt, wenn in Richtung des Grunds der Trennwand (510) betrachtet wird, wobei die zweite Kammer (511) und die erste Kammer (512) durch die Verbindungsöffnung (519) miteinander in Verbindung stehen;
• 4. einer Tintenzuführöffnung (513), die durch eine Wand der zweiten Kammer (511) hindurchreicht und Tinte von dem porösen Element (520) aus nach außen aus der Patrone führt; und
• 5. einem von der Tintenzuführöffnung (513) und der Verbindungsöffnung (519) beabstandeten Lufteinlaß (515) zum Einlassen von Umgebungsluft in das Innere der zweiten Kammer (511), das poröse Element (520) und das Innere der ersten, Tinte enthaltenden Kammer (512),

dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Vorsprünge (516a, 516b) an einer der Tintenzuführöffnung (513) gegenüberliegenden Wand der zweiten Kammer ausgebildet sind, wobei die untere Spitze des ersten Vorsprungs (516a) der Tintenzuführöffnung (513) gegenüber liegt und tiefer angeordnet ist als die untere Spitze des zweiten Vorsprungs (516b), welche der Trennwand (510) benachbart ist, und die untere Spitze des ersten Vorsprungs (516a) das poröse Element gegen die Tintenzuführöffnung (513) so preßt, daß der Teil des porösen Elements im Bereich der Tintenzuführöffnung am stärksten komprimiert wird.

2. Tintenpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilungswand (5117) in einem zentralen Bereich der ersten Kammer (512, 5112) in einer zur Trennwand (510, 5110) praktisch senkrechten Richtung angeordnet ist und sich zwischen der Trennwand (510, 5110) und einer Wand der ersten Kammer (512, 5112,) erstreckt, die der Trennwand (510, 5110) gegenüberliegt, wobei die Teilungswand (5117) so geformt ist, daß sie nicht den Tintenfluß zwischen den auf beiden Seiten der Teilungswand gelegenen Bereichen der ersten Kammer (512, 5112) und zwischen der ersten und der zweiten Kammer (511, 5111) blockiert.

3. Tintenpatrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter einen Stufenbereich (560), der an einem unteren Teil der Verbindungsöffnung (519) ausgebildet ist, und ein Rille (561), welche die erste (512, 5112) und die zweite Kammer (511, 5111) verbindet und in der Tintenpatrone unterhalb des Stufenbereichs (560) ausgebildet ist, umfaßt.

4. Tintenpatrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter einen Stufenbereich (562) umfaßt, der unterhalb der Verbindungsöffnung (519) ausgebildet ist.

5. Tintenpatrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Stufenbereiches (562), welcher an die erste Kammer (512, 5112) angrenzt, höher ist als der Teil, welcher an die zweite Kammer (511, 5111) angrenzt.

6. Tintenpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Vorsprung (565) auf derjenigen Seite der Trennwand (510, 5110), die zur zweiten Kammer (511, 5111) hinweist, ausgebildet ist, der einen Raum (566) um die Verbindungsöffnung (519) erhält, um den Fluß von Tinte durch diese Verbindungsöffnung (519) zu unterstützen.

7. Tintenpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine vertikal verlaufende, schmale Rille (519a) umfaßt, die in derjenigen Seite der Trennwand (510, 5110), die zur zweiten Kammer (511, 5111) hinweist, oberhalb der Verbindungsöffnung (519) ausgebildet ist und in Fließverbindung mit der Verbindungsöffnung (519) steht, um den Fluß von Tinte und Luft zwischen der ersten und der zweiten Kammer (511, 5111) zu unterstützen.

8. Tintenpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenzuführöffnung (513) einen Teil (522) umfaßt, der ihre Öffnung (525) beinhaltet und der in die zweite Kammer (511, 5111) hineinragt.

9. Tintenpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Innenseite (501a, 5100a) der ersten Kammer (512, 5112) zumindest eine vertikal verlaufende Rippe (518, 5118) angeordnet ist, die den Tintenabfluß unterstützt.

10. Tintenpatrone nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Lufteinlasses als Rille (540, 541) auf einer äußeren Oberfläche ausgebildet ist.

11. Tintenpatrone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rille (540, 541) eine mäandernde Rille ist.

12. Tintenpatrone nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche Teil eines Deckels (516) ist.

13. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Element (520) vor dem Einsetzen in die zweite Kammer (511, 5111) größer ist als das Volumen der zweiten Kammer (511, 5111).