DE19545775C2 - Flüssigkeitspatrone, insbesondere Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers - Google Patents

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.