DE19615997C2

DE19615997C2 - Tintenspeicher für Drucker, insbesondere Tintenpatronen für Ink-Jet-Drucker

Info

Publication number: DE19615997C2
Application number: DE1996115997
Authority: DE
Inventors: Karl Kaiser
Original assignee: JS Staedtler GmbH and Co KG
Current assignee: JS Staedtler GmbH and Co KG
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2016-04-11
Also published as: DE19615997A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Tintenspeicher für Drucker, insbesondere eine Tintenpatrone für Ink-Jet-Drucker oder ähnliche Geräte.

Unter Druckern sind im Sinne der vorliegenden Erfindung alle - in der Regel elektronisch gesteuerten - automatischen Schreib-, Zeichen-, und Druck-Anlagen oder -Geräte zu verstehen, die zur Schrift- oder Bilddarstellung vorzugsweise sogenannte Ink-Jet-Systeme verwenden und deren Tintenspeicher lösbar angeordnet und mit dem Druckkopf direkt oder über ein Tintenzuleitungssystem verbunden ist, wobei als Schreib- oder Zeichenmittel insbesondere wässrige Tinten, Tuschen oder Pasten und als Ausgabeelemente Düsenöffnungen oder auch Röhrchen-, Docht- oder Kugelspitzen verwendet werden.

Gattungsgemäße Tintenbehälter, Tintenspeicher und/oder Tintenpatronen sind hierbei alle an derartige Geräte oder Vorrichtungen lösbar anschließbare Speicher für Schreib- oder Auftragsmittel aller Art.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Lösungen für derartige Drucker und Tintenspeicher bekannt. So zeigen beispielsweise EP 490 579 A2, EP 486 309 A2 und EP 581 531 A1 verschiedene Tintenspeicher für Ink-Jet- Geräte.

Hierbei ist der jeweilige Tintenbehälter in der Regel mit einem Ausgleichsystem versehen, zur Kompensierung ggf. entstehenden Überdruckes im Tintensystem und zum ordnungsgemäßen Luftausgleich.

Zwischen dem Düsenkopf und dem Tintenraum ist hierbei zudem ein Tintenleiter angeordnet, der die Düsen ausreichend mit Tinte versorgen soll.

Nachteilig hierbei ist es besonders, daß die im Tintenbehälter vorhandene Tinte oft nur zu einem geringen Bruchteil genützt werden kann, da ein nicht unerheblicher Anteil oft im hochkapillaren Speicher- und/oder Zuleitungssystem verbleibt. Ein weitere Nachteil besteht darin, daß in unbenutztem oder in teilweise benutztem Zustand oft nur sehr kurze Lagerzeiten möglich sind und daß hierbei in der Regel keine langzeitige "Fabrikfrische" gewährleistet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Tintenspeicher für Drucker, insbesondere eine Tintenpatrone für Ink-Jet-Drucker oder ähnliche Geräte, zu schaffen, der bzw. die die genannten Nachteile nicht aufweist und der/die daher insbesondere vor der ersten Benutzung langzeitige Lagerfähigkeit und "Fabrikfrische" gewährleistet. Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 umfaßten Merkmalen gelöst.

Außerdem sollen Weiterbildungen der Erfindung bei optimaler Nutzung des vorhandenen Speicherraumes ein praktisch vollständiges Leerschreiben ermöglichen und der Tintenspeicher auch in unbenutztem und/oder teilweise benutztem Zustand langzeitig einsetzbar bleiben.

Diese Aufgaben werden mit den in den weiteren Ansprüchen umfaßten Merkmalen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind ebenfalls in den ergänzenden Ansprüchen umfaßt.

Eine erfindungsgemäße Tintenpatrone wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei zeigen:

Fig. 1a eine erfindungsgemäße Tintenpatrone im nichtaktivierten Zustand,

Fig. 1b die Tintenpatrone nach Fig. 1 von vorne,

Fig. 2 eine vorschlagsgemäße gefüllte Tintenpatrone ohne Ausgleichsystem,

Fig. 3 die erfindungsgemäße Tintenpatrone nach Fig. 1 in aktiviertem betriebsbereitem Zustand und mit Nachfüllflasche.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Tintenspeicher für Drucker, bzw. die Tintenbehälter 1 für Ink-Jet-Drucker, weisen ein Gehäuse 10, ein Ausgleichsystem 2 und einen Tintenleiter 3 auf.

Der Tintenbehälter 1, der hierbei im wesentlichen aus einem Gehäuse 10 besteht, das aus einer Oberseite 101, einer Rückwand 102, einem Behälterboden 103, einer Frontseite 104 und aus diese verbindenden Seitenteilen gebildet wird und das einen Tintenraum 11 umschließt, weist ein zur Frontseite 104 hin offenes zusätzliches Sammlergehäuse 13 auf, dessen Sammlerraum 130 mit einem lösbaren Verschluß 134 versehen und dadurch mit dem Tintenraum 11 verbindbar ist, wenn dieser Verschluß 134 nach dem Aktivieren, d. h. nach dem vollständigen Einschieben des Ausgleichskörpers 20 in das Sammlergehäuse 13 um den Aktivierungsweg 8, entfernt ist. Hierbei liegt dann der Anschlag 222 des Ausgleichskopfes 22 an der Stirnseite 131 des Sammlergehäuses 13 an.

In dem Sammlergehäuse 13 bzw. in dessen Sammlerraum 130 ist ein Ausgleichsystem 2 eingesetzt, das im wesentlichen aus einem Ausgleichskörper 20 besteht, der als lös- und/oder verschiebbarer Einsatz ausgebildet ist und im Sammlerraum 130 axial verschoben oder aus diesem auch wieder entfernt werden kann.

Das Ausgleichsystem 2 weist vorzugsweise vom Sammleranfang 204 bis zum Sammlerende 205 eine Vielzahl miteinander verbundener Ausgleichskammern 202 und mindestens einen Tintenleiter 3 auf, zur Kompensierung ggf. im Tintenraum 11 entstehenden Überdruckes und zur Verbindung des Tintenraumes 11 mit einem Anschlußkörper 31, der an dem Tintenleiter 3 ansetzt, in diesen einmündet oder ihn axial auch vollständig durchdringt.

Der Anschlußkörper 31 ist vorteilhaft als elastischer Schwamm ausgebildet oder starr aus Sinterkeramik, aus gesintertem Polyethylen oder aus Filz hergestellt und schließt vorteilhaft mit dem Düsenanschluß 221 plan ab.

Die Ausgleichskammern 202 werden bevorzugt durch parallel zueinander angeordnete Rippen 201 auf dem Ausgleichskörper 20 gebildet, die vorzugsweise kapillare Abstände zueinander aufweisen, wobei diese Kapillarität durchgehend gleich groß oder auch zwischen verschiedenen Rippen 201 unterschiedlich groß sein kann.

Die Ausgleichskammern 202 sollen untereinander durch mindestens einen axial verlaufenden Kapillarkanal miteinander verbunden sein, damit sich die aufgenommene Tinte 110 verteilen kann und auch wieder ausgesaugt wird.

Mindestens ein Teil der Ausgleichskammern 202 soll auch radiale nach innen gerichtete Öffnungen 206 aufweisen und dadurch mit dem Tintenleiter 3 in direkter Fließverbindung stehen, um auch hierdurch ein Entleeren der Kammern 202 sicherzustellen.

Der Tintenleiter 3 soll den Ausgleichskörper 20 von der Stirnseite 211 eines am inneren Ende des Ausgleichskörpers 20 angeordneten Anstechzapfens 21 bis zum Anschlußkörper 31 axial vollständig durchdringen, um die kontinuierliche Tintenversorgung des Anschlußkörpers 31 und damit auch der an diesem anliegenden Düsenköpfe oder der sonstigen röhrchen-, docht- oder kugelartigen Ausgabeeinheiten sicherzustellen.

Das vordere Ende des Ausgleichskörpers 20 ist vorzugsweise als Ausgleichskopf 22 ausgebildet und bei Nichtgebrauch mit einer Verschlußkappe 4 bzw. mit einer Verschlußdichtung 41 luft- und flüssigkeitsdicht verschlossen, damit einerseits auch in noch nicht aktiviertem Zustand keine Verschmutzung des Anschlußkörpers 31 oder des Ausgleichsystems 2 erfolgt und damit aber auch bei bereits aktiviertem System Verschmutzungen und Verdunstungen sicher verhindert werden.

Das innere Ende des Ausgleichskörpers 20 soll als Anstechzapfen 21 ausgebildet sein, dessen Stirnseite 211 vor der erstmaligen Benutzung in axialem Abstand zum Verschluß 134 einer Anschlußöffnung 133 im Sammlerboden 132 angeordnet ist und der beim Aktivierungsprozess mit seiner Stirnseite 211 den Verschluß 134 durch den Sammlerboden 132 drückt und in aktiviertem Benutzungszustand die Anschlußöffnung 133 peripher dichtend verschließt.

Das spezifische Gewicht des Verschlusses 134 soll geringer sein als das der Tinte 110, damit der Verschluß 134 nach dem Anstechen aufschwimmt und die Anschlußöffnung 133 bzw. die Stirnseite 211 des Anstechzapfens 21 freigibt.

Der Anstechzapfen 21 weist hierbei einen Luftkanal 203 auf, der in aktiviertem Benutzungszustand durch die Anschlußöffnung 133 hindurch den Tintenraum 11 und die Ausgleichskammern 202 miteinander luft- und bei innerem Druckaufbau auch tintendurchlässig verbindet.

Der Ausgleichskörper 20 ist in fabrikfrischem Zustand des Tintenbehälters 1 diesem entweder beigelegt oder in das Sammlergehäuse 13 lose eingesetzt, wobei er im Lagerzustand nicht aktiviert ist und wobei alle Verschlüsse des Tintenraumes 11 dicht und unversehrt sind.

Zur Aktivierung bzw. zur Erlangung des Benutzungszustandes wird der Ausgleichskörper 20 um den Aktivierungsweg 8 in das Sammlergehäuse 13 axial eingepreßt, wobei der Anstechzapfen 21 den Verschluß 134 aus der Anschlußöffnung 133 drückt und diese hierbei einerseits öffnet und andererseits dichtend ausfüllt.

Hierbei rasten die im Sammlerraum ggf. angeordneten bzw. vorhandene Halterungen 135 hinterschnittig zwischen zwei Rippen 201 in einer Ausgleichskammer 202 oder in einer anderweitigen Ausnehmung ein und halten den Ausgleichskörper 20 zusätzlich axial fest. Anstelle des in der Regel vollständig lösbaren Verschlusses 134, kann auch hier ein beim Anstechen ganz oder teilweise durchtrennbarer Filmverschluß oder ein sonstiges Verschlußsystem verwendet werden.

Das Sammlergehäuse 13 bzw. dessen Sammlerraum 130 und das Ausgleichsystem 2 sind bevorzugt im Bereich des Behälterbodens 103 angeordnet bzw. dort mit dem Gehäuse 10 verbunden.

Der Ausgleichskörper 20 kann nach dem Leerschreiben des Tintenbehälters 1 mit Hilfe einer Verschlußkappe 4 oder mit einem Füllverschluß 5 entnommen und in einen anderen Tintenbehälter eingesetzt und wiederholt verwendet werden.

Hierzu können die Verschlüsse 4 und 5 sowie der Ausgleichskörper 20 mit zusammenpassenden Verbindungsmitteln, vorzugsweise mit einem Verschlußgewinde 122, mit einem Befestigungsgewinde 52 und/oder mit sonstigen gleichen Anschlußgewinden versehen sein.

Das Ausgleichssystem ist in seinem kapillaren Aufbau insgesamt reproduzierbar ausgeführt und hat einen definierten relativen kleinen Luftraum. Der Tintenfluß ist von Anfang an bis zum Ende gleichmäßig. Die Gefahr des Auslaufens bei Temperaturschwankungen ist damit sehr gering.

Die Ausgleichsstrecke ist erfindungsgemäß für die Luft und die Tinte getrennt. Hierdurch stört der Lufteintritt den Tintenfluß nicht.

Der Anschlußkörper 31 ist der kapillare Übergangsbereich zur Düsenseite und kann kapillar optimal an die Umgebungsverhältnisse angepaßt werden.

Der Tintenbehälter 1 wird zunächst fabrikfrisch ausgeliefert. Der zur Aktivierung zu öffnende Verschluß 134 liegt geschützt im Inneren der Behälters. Eine Beschädigung bzw. ein unbeabsichtigtes Aktivieren ist somit ausgeschlossen.

Die Nachfüllöffnung 12 bildet gleichzeitig die Anschlußstelle an ein Tintenzuführsystem. Somit ist der Tintenbehälter 1 als Patrone alleine oder im Systemverbund flexibel einsetzbar. Ein Austausch des als Regler wirkenden Ausgleichskörpers 20 ist dann ratsam, weil kein Lufteintritt mehr benötigt wird. Das Verhältnis Tintenvorrat zu Sammlervolumen ist besonders günstig.

Der Anwender erhält den Tintenbehälter z. B. als Patrone in fabrikfrischem Zustand, entweder mit vorgestecktem oder mit beigelegtem Ausgleichskörper 20 in einer entsprechend geeigneten Verpackung.

Eine Auslieferung in aktivem Zustand ist allerdings ebenfalls möglich.

Die Inbetriebnahme erfolgt üblicherweise durch Eindrücken des Ausgleichskörpers 20, wobei z. B. mit Hilfe der Verschlußkappe 4 der Verschluß 134 gelöst wird. Der Verschluß 134 schwimmt aufgrund seines speziellen Gewichtes nach oben und gibt die Anschlußöffnung 133 frei für den Zutritt der Tinte in das Zufuhr- und Ausgleich-System. Die Tinte fließt entsprechend der Kapillarität über den Tintenleiter 3 zur Kupplungsstelle bzw. zum Anschlußkörper 31.

Der Druckausgleich und die Einstellung des Arbeitsdruckes erfolgt über den Luftkanal 203.

Wenn der Anschlußkörper 31 gesättigt ist - dies ist optisch vom Anwender erkennbar an der Verfärbung - kann die Patrone in den Drucker eingesetzt werden.

Die Funktion erfolgt derart, daß die beim Schreiben oder Drucken verbrauchte Tinte durch Luft ersetzt wird, die über eine Lufteintrittsöffnung am Sammlerende 205 in das Ausgleichsystem eintritt und über die Ausgleichskammern 202 und den Luftkanal 203 in den Tintenraum 11 gelangt.

Hierbei wird die Tinte 110 über den Tintenleiter 3 und den Anschlußkörper 31 dem Druck- oder Schreibkopf in erforderlicher Menge zugeführt.

Bezugszeichenliste

1

Tintenbehälter

10

Gehäuse,

101

Oberseite,

102

Rückwand,

103

Behälterboden,

104

Frontseite,

11

Tintenraum,

110

Tinte,

12

Nachfüllöffnung,

121

Filmverschluß,

122

Verschlußgewinde,

13

Sammlergehäuse,

130

Sammlerraum,

131

Stirnseite (von

13

),

132

Sammlerboden,

133

Anschlußöffnung,

134

Verschluß,

135

Halterung,

2

Ausgleichssystem,

20

Ausgleichskörper,

201

Rippen,

202

Ausgleichskammern,

203

Luftkanal,

204

Sammleranfang,

205

Sammlerende,

206

Öffnungen,

21

Anstechzapfen (an

20

),

211

Stirnseite (von

21

),

22

Ausgleichskopf,

221

Düsenanschluß,

222

Anschlag,

3

Tintenleiter,

31

Anschlußkörper,

4

Verschlußkappe,

41

Verschlußdichtung,

42

Kappenbohrung,

43

Innenwand (von

4

),

5

Füllverschluß,

51

Verschlußzapfen,

52

Befestigungsgewinde,

6

Elektroden,

7

Nachfüllflasche,

8

Aktivierungsweg,

Claims

1. Tintenspeicher für Drucker, insbesondere Tintenbehälter (1) für Ink-Jet-Drucker, der im wesentlichen aus einem Gehäuse (10), mit einem Tintenraum (11) und einem zusätzlichen Sammlergehäuse (13) besteht, in dem bzw. in dessen Sammlerraum (130) ein Ausgleichssystem (2) eingesetzt ist, das im wesentlichen aus einem Ausgleichskörper (20) besteht und das einen Anschlußkörper (31) aufweist, in oder an dem mindestens ein Tintenleiter (3) mündet, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sammlerraum (130) über einen lösbaren Verschluß (134) mit dem Tintenraum (11) verbindbar ist,
daß der Ausgleichskörper (20) als lös- und/oder verschiebbarer Einsatz ausgebildet ist,
daß der Ausgleichskörper (20) im Lagerzustand nicht aktiviert ist, wobei alle Verschlüsse des Tintenraumes (11) dicht und unversehrt sind
und daß zur Aktivierung bzw. zur Erlangung des Benutzungszustandes der Ausgleichskörper (20) um den Aktivierungsweg (8) in das Sammlergehäuse (13) axial eingepreßt wird,
wobei ein Anstechzapfen (21) den Verschluß (134) aus der Anschlußöffnung (133) drückt und diese hierbei einerseits öffnet und andererseits dichtend ausfüllt.

2. Tintenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsystem (2) miteinander verbundene Ausgleichskammern (202) aufweist.

3. Tintenspeicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkörper (31) als Schwamm ausgebildet ist und/oder aus Sinterkeramik, aus gesindertem Polyethylen oder aus Filz besteht.

4. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammern (202) durch parallel zueinander angeordnete Rippen (201) auf dem Ausgleichskörper (20) gebildet werden, die vorzugsweise kapillare Abstände zueinander aufweisen.

5. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichskammern (202) durch mindestens einen axial verlaufenden Kapillarkanal miteinander verbunden sind.

6. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Ausgleichskammern (202) radiale nach innen gerichtete Öffnungen aufweist und dadurch mit dem Tintenleiter (3) in Fließverbindung steht.

7. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenleiter (3) den Ausgleichskörper (20) von der Stirnseite (211) eines am inneren Ende des Ausgleichskörpers (20) angeordneten Anstechzapfens (21) bis zum Anschlußkörper (31) axial vollständig durchdringt.

8. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Ausgleichskörpers (20) vorzugsweise als Ausgleichskopf (22) ausgebildet ist und bei Nichtgebrauch mit einer Verschlußkappe (4) bzw. mit einer Verschlußdichtung (41) luft- und flüssigkeitsdicht verschlossen ist.

9. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende des Ausgleichskörpers (20) als Anstechzapfen (21) ausgebildet ist, dessen Stirnseite (211) vor der erstmaligen Benutzung in axialem Abstand zum Verschluß (134) einer Anschlußöffnung (133) im Sammlerboden (132) angeordnet ist.

10. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstechzapfen (21) beim Aktivierungsprozess mit seiner Stirnseite (211) den Verschluß (134) durch den Sammlerboden (132) drückt und in aktiviertem Benutzungszustand die Anschlußöffnung (133) peripher dichtend verschließt.

11. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des Verschlusses (134) geringer ist als das der Tinte (110), so daß der Verschluß (134) nach dem Anstechen aufschwimmt und die Anschlußöffnung (133) bzw. die Stirnseite (211) des Anstechzapfens (21) freigibt.

12. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstechzapfen (21) einen Luftkanal (203) aufweist, der in aktiviertem Benutzungszustand durch die Anschlußöffnung (133) hindurch den Tintenraum (11) und die Ausgleichskammern (202) miteinander verbindet.

13. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskörper (20) in fabrikfrischem Zustand des Tintenbehälters (1) diesem entweder beigelegt oder in das Sammlergehäuse (13) lose eingesetzt ist.

14. Tintenspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sammlergehäuse (13) bzw. dessen Sammlerraum (130) und das Ausgleichsystem (2) im Bereich des Behälterbodens (103) angeordnet bzw. mit dem Gehäuse (10) verbunden ist.