DE19545775C2 - Flüssigkeitspatrone, insbesondere Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers - Google Patents
Flüssigkeitspatrone, insbesondere Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-PrintersInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspatrone,
insbesondere eine Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-
Jet-Printers gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Pa
trone ist aus der EP 519 457 A2 bekannt. Ein Gehäuse enthält ei
nen mit Tinte gefüllten Beutel. Der Rand der Beutelöffnung ist
abdichtend mit einem Vorsprung des Gehäusebodens verbunden. Auf
dem Vorsprung ist ein Unterdruckventil in Form einer geschlitz
ten Blase montiert. Das Ventil ist zwischen dem Innenraum des
Beutels und einer kleinen Kammer angeordnet, die im Gehäuseboden
durch einen Dichtstopfen abgeschlossen ist. Beim Einsetzen in
einen Druckkopf wird der Stopfen von einer Hohlnadel durchsto
chen. Der Druckkopf wird dann über das Ventil und die Kammer mit
Tinte aus dem Beutel versorgt. Die geschlitzte Blase sorgt dabei
für einen gewissen Unterdruck in der Kammer, damit die Tinte
nicht aus dem Druckkopf ausläuft. Bei zunehmendem Unterdruck de
formiert sich die geschlitzte Blase, so dass sich der Schlitz
öffnet und Tinte in die Kammer und damit zum Druckkopf nach
fliesst. Der mit der geschlitzten Blase erzeugte Unterdruck in
der Kammer ist allerdings nicht genau einstellbar, weil er von
vielen Faktoren wie Material, Form und Wandstärke der Blase, An
ordnung des Schlitzes usw. abhängt.
Ein Ink-Jet-Druckkopf mit einem Beutel, welcher Tinte enthält
und einem Unterdruckventil zwischen dem Beutelinnern und einer
mit der Düsenplatte kommunizierenden kleineren Kammer ist ferner
aus der EP 238 829 A2 bekannt. In diesem Fall besteht das Unter
druckventil aus einem pilzförmigen elastomeren Körper, dessen
zentraler Bereich an einem Zwischenboden befestigt ist. Die Pe
ripherie des tellerförmigen Teils des Körpers liegt unter Vor
spannung an der Unterseite des Zwischenbodens an. Der Zwischen
boden hat innerhalb der Peripherie Durchtrittsöffnungen. Auch
bei dieser Lösung ist die Einstellung des gewünschten Unter
drucks in der kleinen, mit der Düsenplatte kommunizierenden Kam
mer unterhalb des Unterdruckventils relativ ungenau, weil die
Tinte an der schwächsten Stelle längs der relativ langen Peri
pherie des tellerförmigen Teils durchfliesst.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Pa
trone gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden,
dass der Öffnungsdruck des Unterdruckventils gut reproduzierbar
und über lange Zeit konstant ist. Diese Aufgabe wird durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand
der Zeichnung erläutert. Die einzige Figur zeigt einen schemati
schen Querschnitt durch eine Tintenpatrone.
Die Patrone nach Fig. 1 hat ein Gehäuse 1 mit einem topfför
migen Unterteil 2 und einem topfförmigen Oberteil 3. Zwischen
dem Unterteil 2 und dem Oberteil 3 ist eine topfförmige Membran
4 aus einer Verbundfolie aus PE-EVOH-PE gasdicht eingeschweisst.
Die Membran 4 hat eine Barrierewirkung gegen Gasdiffusion. Zwi
schen der Membran 4 und dem Unterteil 2 ist ein Vorratsraum 5
eingeschlossen, der vollständig mit Tinte 6 gefüllt, also luft
frei ist. Der Oberteil 3 hat eine Luftzufuhröffnung 7, welche
den Raum 8 oberhalb der Membran 4 mit der Atmosphäre verbindet.
Im Vorratsraum 5 herrscht deshalb unabhängig vom noch vorhande
nen Tintenvorrat annähernd Atmosphärendruck, d. h. der Druck am
unteren Ende des Vorratsraums 5 schwankt je nach Vorratsmenge
zwischen etwa 4 und 0 mbar. Der Boden 12 des Unterteils 2 ist
abgestuft und hat einen Vorsprung 13 mit einer Öffnung 14, in
welche ein elastomerer Dichtstopfen 15 abdichtend eingesetzt
ist. Beim Einsetzen der Patrone in den Druckkopf wird dieser
Stopfen 15 durch eine Hohlnadel des Druckkopfs durchstochen, so
dass eine Verbindung vom Vorratsraum 5 zum Druckkopf hergestellt
ist. Auf die Stufe 16 des Bodens 12 ist ein Zwischenboden 17 ab
dichtend aufgesiegelt oder aufgeschweisst. Zwischen Boden 12 und
Zwischenboden 17 ist damit eine Kammer 18 gebildet, deren Volu
men wesentlich kleiner ist als das Anfangsvolumen des Vorrats
raums 5. Der Zwischenboden 17 hat exzentrisch eine Durchtritts
öffnung 19 für Tinte. Zwischen dem Boden 12 und dem Zwischenbo
den 17 ist ein Druckreduzierventil 23 eingesetzt. Es umfasst ei
ne Membran 24, welche längs ihres Randes abdichtend mit der Un
terseite 26 des Zwischenbodens 17 verbunden ist, z. B. aufgesie
delt. Die Membran 24 hat eine zentrische Bohrung 36, deren Rand
gegen die als Ventilsitz wirkende Stirnfläche eines zylindri
schen Vorsprungs 37 des Zwischenbodens 17 anliegt. Der Rand der
Bohrung 36 ist mittels einer metallenen Tellerfeder 38 gegen die
Stirnfläche des Vorsprungs 37 angedrückt.
Um die Inbetriebnahme des Druckkopfs nach dem Einsetzen einer
neuen Patrone zu erleichtern, kann oberhalb der Membran 4 noch
ein plattenförmiger Stössel 31 vorgesehen sein, der mittels ei
nes Drückers 32 eingedrückt werden kann, um im Vorratsraum 5 ei
nen Überdruck zu erzeugen.
Im Betrieb wird das Ventil 23 geöffnet, wenn die Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem
Vorratsraum 5 und dem Druck in
der Kammer 18 einen bestimmten Wert. Dadurch kann
der Unterdruck in der Kammer 18 auf einem praktisch konstanten
Wert gehalten werden. Temperatur- und Umgebungsdruckänderungen
wirken sich nicht auf diesen Unterdruck aus, so dass die Patrone
betriebssicher ist. Die Materialien des Gehäuses 1 und der Mem
branen 4, 24 können ohne weiteres so gewählt werden, dass jede
beliebige bekannte Tinte eingefüllt werden kann. Dadurch ist die
Patrone vielseitig in der Anwendung. Weil praktisch der gesamte
Innenraum des Gehäuses 1 bis auf das sehr geringe Volumen der
Kammer 18 den Vorratsraum 5 bildet, hat die Patrone eine hohe
Kapazität. Falls beim Einsetzen der Patrone eine geringe Luft
menge in die Kammer 18 eindringen sollte, wirkt sich eine Tempe
raturerhöhung nicht aus, weil die sehr geringe Volumenänderung
dieser kleinen Luftmenge durch die Elastizität der Membran 24
aufgefangen wird. Die Membran 24 hat also eine Doppelfunktion:
Einerseits steuert sie den Unterdruck in der Kammer 18 im Be
trieb, andererseits gleicht sie geringfügige Volumenänderungen
bei steigender Temperatur aus. Wegen der metallenen Feder 38 ist
die Schliesskraft des Ventils 23 gut reproduzierbar und über
lange Zeit konstant. Die Schliesskraft ist so bemessen, dass der
Unterdruck in der Kammer 18 etwa 3-20 mbar, vorzugsweise etwa 5-
9 mbar beträgt.
Claims (6)
1. Flüssigkeitspatrone, insbesondere Tintenpatrone für einen Druckkopf
eines Ink-Jet-Printers, umfassend ein Gehäuse (1) mit einem Vor
ratsraum (5), der mit freier Flüssigkeit (6) gefüllt ist, wobei
der Vorratsraum (5) mit einem Abschlusselement (15) in einer er
sten Öffnung (14) zum Aufstecken auf ein Anschlussglied eines
Tropfenerzeugers verbunden ist, und wobei das Gehäuse (1) eine
zweite Öffnung (7) für die Zufuhr von Luft aufweist, wobei der
Vorratsraum (5) über ein Druckreduzierventil (23) mit einer Kam
mer (18) verbunden ist, die mit der ersten Öffnung (14) kommuni
ziert und ein wesentlich kleineres Volumen hat als der Vorrats
raum (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (18) vom Vor
ratsraum (5) durch eine Zwischenwand (17) abgetrennt ist, dass
auf der dem Vorratsraum (5) abgewandten Seite (26) der Zwischen
wand (17) eine Membran (24) angeordnet ist, deren äusserer Rand
abdichtend mit der Zwischenwand (17) verbunden ist, dass die
Membran (24) zentrisch eine Durchtrittsöffnung (36) aufweist,
deren Rand durch eine Feder (38) gegen eine Stirnfläche eines
Vorsprungs (37) der Zwischenwand (17) angedrückt ist, und dass
die Zwischenwand (17) beabstandet vom Vorsprung (37) eine weite
re Durchtrittsöffnung (19) aufweist.
2. Patrone nach Anspruch 1, wobei der Vorratsraum (5) an der
der ersten Öffnung (14) gegenüberliegenden Seite durch eine fle
xible weitere Membran (4) abgeschlossen ist und die zweite Öff
nung (7) in einen Raum (8) zwischen der weiteren Membran (4) und
dem Gehäuse (1) mündet, so dass der Vorratsraum (5) luftfrei
ist.
3. Flüssigkeitspatrone nach Anspruch 2, wobei die weitere Membran (4)
aus einer Verbundfolie, insbesondere aus einer PE-EVOH-PE-Folie
gebildet ist.
4. Flüssigkeitspatrone nach Anspruch 2 oder 3, wobei im Raum (8) ein
Stössel (31) angeordnet ist, der mittels eines Drückers (32) zum
Erzeugen eines Überdrucks im Vorratsraum (5) betätigbar ist.
5. Flüssigkeitspatrone nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Feder
(38) aus Metall besteht.
6. Flüssigkeitspatrone nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die durch das
Druckreduzierventil (23) bewirkte Druckdifferenz zwischen dem
Vorratsraum (5) und der Kammer (18) 3-20 mbar beträgt.
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