DE19618986B4

DE19618986B4 - Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers

Info

Publication number: DE19618986B4
Application number: DE19618986A
Authority: DE
Inventors: René Butty
Original assignee: Pelikan Produktions AG; Nu Kote International Inc
Current assignee: Pelikan Produktions AG
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2016-05-11
Also published as: DE19618986B8; DE19618986A1

Abstract

Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers, umfassend ein Gehäuse (10) mit einer ersten Öffnung (15) zum Aufstecken auf einen Stutzen des Druckkopfs und einer zweiten Öffnung (40) für die Zufuhr von Luft, sowie eine Transportsicherung (2), welche die erste Öffnung (15) für den Transport verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer der Öffnungen (15, 40) eine mehrstufige Kapillardichtung (29, 35, 36; 45, 47, 48) vorgesehen ist, welche mindestens einen um die betreffende Öffnung herum angeordneten, ersten Ringraum (36; 48) umfasst, wobei der erste Ringraum (36; 48) derart ausgebildet ist, dass in den Ringraum (36; 48) eintretende Tinte durch Kapillarwirkung im Ringraum (36; 48) zurückgehalten wird.

Description

Eine Tintenpatrone mit einer Transportsicherung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 ist zum Beispiel aus der EP-A-560 729 bekannt. Das Gehäuse dieser Patrone enthält einen tintengetränkten Schaumkörper und hat eine Oeffnung zum Aufstecken auf einen Stutzen eines Druckkopfs und eine zweite, kleinere Oeffnung für die Luftzufuhr. Bei einer Ausführungsform besteht die Transportsicherung aus einem auf die Oeffnungen aufgesiegelten Folienstreifen.
Es sind weitere Tintenpatronen dieser Art durch Vorbenutzung bekannt, bei welchen die Transportsicherung aus einem Kunststoffteil besteht, der nur die erste Oeffnung verschliesst, z. B. mittels eines O-Rings oder mittels eines Elastomerstreifens, der gegen einen Dichtwulst des Patronengehäuses gepresst ist.
So ist aus der EP 0 655 335 A2 eine Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Tintenstrahldruckers bekannt. Die Tintenpatrone umfaßt eine Öffnung zum Aufstecken auf einen Stutzen einer Druckerkartusche. Zum Abdichten des Übergangs zwischen dem Stutzen und der Öffnung ist in dieser eine herkömmliche O-Ring-Dichtung vorgesehen.
Die EP 0 547 874 A2 offenbart eine Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker, bei der eine der Öffnungen mit einem porösen Saugelement für gegebenenfalls austretende Tinte verschlossen ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Tintenpatronen derart weiterzubilden, dass sie rationeller hergestellt werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination der Ansprüche gelöst.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:
1 Einen Querschnitt durch eine Patrone,
2 einen vergrösserten Ausschnitt aus der Darstellung nach 1,
3 einen nochmals vergrösserten Ausschnitt aus 2,
4 und 5 Querschnitte durch eine zweite Ausfürhungsform,
6 einen Querschnitt durch die Luftzufuhröffnung, und
7 eine Draufsicht in Richtung VII in 6, und
8 bis 12 weitere Ausführungsformen.
In den 1–3 ist ein Querschnitt durch die Tintenpatrone 1 mit einer Transportsicherung 2 dargestellt. Die Patrone 1 hat ein Gehäuse 10 mit einer Bodenwand 11, Seitenwänden 12 und einem aufgeschweissten Deckel 13. Das Gehäuse 10 ist durch zwei Zwischenwände 14 in drei Kammern unterteilt. Die Wand 11 hat eine Oeffnung 15 pro Kammer zum Aufstecken auf je einen Stutzen eines Druckkopfs eines Ink-Jet-Printers. Jede Kammer 10 enthält einen mit Tinte getränkten Schaumkörper 17 unterschiedlicher Farbe. Im Betrieb berührt die Unterseite des Schaumkörpers 17 ein Sieb, welches den Stutzen des Druckkopfs abschliesst.
Wie aus 2 und 3 hervorgeht, ist am unteren Rand der Oeffnung 15 an der Wand 11 eine ringförmige, gegen das Zentrum der Oeffnung 15 gerichtete Dichtlippe 24 einstückig angegossen. Der innere Rand der Dichtlippe 24 ist im Axialschnitt spitzwinklig. Die äussere Oberfläche 25 der Dichtlippe 24 ist im ungespannten Zustand kegelförmig. Die Sicherung 2 hat einen zylindrischen Zapfen 27. Dessen Aussendurchmesser ist geringfügig grösser als der Innendurchmesser der Dichtlippe 24. Beim Einstecken der Patrone 1 in die Sicherung 2 wird daher der Innenrand der Lippe 24 nach oben deformiert. Er ist elastisch gegen die Aussenfläche 28 des Zapfens 27 angepresst und bildet damit einen sehr engen Kapillarspalt. Sollte bei Transporterschütterungen auf die Patrone 1 trotzdem etwas Tinte austreten, wird diese durch Kapillarwirkung in dem sich nach unten stetig erweiternden Spalt 29 zwischen der Lippenunterseite 25 und der Oberfläche 28 zurückgehalten.
Der Zapfen 27 ist umgeben von einem ringförmigen Vorsprung 33 mit ebener Stirnfläche 34. Diese wirkt als Anschlag, gegen welche beim Einsetzen der Patrone 1 in die Sicherung 2 die Wand 11 anschlägt. Damit wird ein zweiter, enger, kapillarer Dichtspalt 35 gebildet. Zwischen dem Vorsprung 33 und dem Zapfen 27 ist eine Ringnut 36 gebildet, welche sich gegen den Nutgrund verengt. Sollte bei wiederholten starken Schlägen trotz Kapillarwirkung im Spalt 29 Tinte aus diesem abgeschüttelt werden, sammelt sich diese Tinte wiederum durch Kapillarwirkung auf dem Grund der Nut 36.
Die Stirnfläche 37 des Zapfens 27 steht gegenüber der Stirnfläche 34 vor, berührt jedoch den Schaumkörper 17 nicht.
Um ein sattes Anliegen der Wand 11 an der Stirnfläche 34 sicherzustellen, ist die Patrone 1 in der Sicherung 2 mit Schnappelementen eingesetzt, welche in 1 mit 38 angedeutet sind.
Die beschriebene Abdichtung der Oeffnung 15 für den Transport ist sehr einfach aufgebaut und benötigt keine Zusatzelemente wie O-Ringe, elastomere Dichtstreifen usw. Die Herstellungs- und Montagekosten können dadurch gesenkt werden. Weil die Sicherung 2 keine Fremdteile enthält, kann sie umweltfreundlich entsorgt und z. B. recykliert werden.
Bei der Ausführungsform nach 4 und 5 sind die Zwischenwände 14 weggelassen. Diese Patrone 1 ist für einen Einfarben-Druckkopf ausgebildet und hat dementsprechend nur eine einzige Oeffnung 15. Die Abdichtung dieser Oeffnung ist ergänzt durch einen weiteren koaxialen Vorsprung 33', der eine weitere, sich nach unten verengende Ringnut 36' abschliesst und mit der Wand 11 einen weiteren Kapilarspalt 35' bildet.
In 6 und 7 ist die Luftzufuhröffnung 40 im Deckel 13 vergrössert dargestellt. Sie mündet innen in einen Hohlraum 41, der durch den Schaumkörper 17 nicht ausgefüllt ist. Um die Oeffnung 40 herum hat also die Oberseite 42 des Schaumkörpers 17 Abstand vom Deckel 13. Die Oeffnung 40 ist in einem kegelförmigen, sich in Richtung der Oberfläche 42 verjüngenden Vorsprung 43 ausgebildet, der von einer sich zum Nutgrund verengenden Ringnut 44 umgeben ist. Die Oeffnung 40 mündet an der Oberseite des Deckels 13 in eine sich nach oben trichterförmige erweiternde Vertiefung 45, welche von einem ringförmigen Vorsprung 46 umgeben ist. Der Vorsprung 46 hat an einer Stelle einen Kanal 47, welcher die Vertiefung 45 mit einem den Vorsprung 46 umgebenden Ringraum 48 verbindet. Der Ringraum 48 ist an der dem Kanal 47 diametral gegenüberliegenden Stelle über einen weiteren Kanal 49 mit einem zweiten Ringraum 50 und dieser wiederum diametral gegenüberliegend über einen dritten Kanal 51 mit einem dritten Ringraum 52 verbunden. Der Ringraum 52 ist diametral dem Kanal 51 gegenüberliegend über eine enge, kapillare, z. B. meaderförmige Rinne 53 mit der Atmosphäre verbunden. Die Ringräum 48, 50, 52 erweitern sich jeweils vom inneren zum äusseren Kanal 47, 49, 51 bzw. zur Rinne 53 sowohl in der Tiefe als auch in der Breite. Die Vertiefung 45, die Ringräume 48, 50, 52 und Kanäle 47, 49, 51 sowie die Rinne 53 sind nach oben durch eine aufgesiegelte Folie 54 abgeschlossen. Die Rinne 53 ermöglicht einen Druckausgleich bei schwankender Temperatur oder schwankendem Druck und im Betrieb beim Verbrauch der Tinte. Da sie lang und eng ist, werden Verdunstungsverluste weitgehend vermieden.
Durch die beschriebene Ausbildung ist auch hier eine mehrstufige, kapillare Abdichtung gegen den Austritt von Tinte bei Transporterschütterungen geschaffen. Schon der Eintritt eines Tintentröpfchens aus dem Raum 41 in die Oeffnung 40 ist durch den konischen Vorsprung 43 erschwert. Tinte, welche auf die Aussenfläche dieses Vorsprungs 43 trifft, sammelt sich durch Kapillarwirkung auf dem Grund der Nut 44. Tritt trotzdem ein Tintentröpfchen aus der Oeffnung 40 aus, wird sie durch Kapillarwirkung des Trichters 45 im Bereich der Mündung der Oeffnung 40 gehalten. Gelangt jedoch trotzdem Tinte über den Kanal 47 in den Raum 48, so bewirkt der sich vom Kanal 47 her beidseitig erweiternde Raum 48, dass die Tinte im Bereich des Kanals 47 durch Kapillarwirkung zurückgehalten und allenfalls wieder dorthin zurückgesaugt wird. Dieselbe Wirkung haben die beiden anderen Ringräume 50, 52. Dadurch ist es praktisch ausgeschlossen, dass die Tinte die Rinne 53 erreichen kann. Auch hier wird also mit einfachen Formgebungsmassnahmen eine wirksame Abdichtung gegen den Austritt von Tinte durch Transporterschütterungen erzielt.
Die oberen Kanten 57 der Kanäle 47, 49, 51, der Ringräume 48, 50, 52, und der Rinne 53 können fabrikationsbedingt nicht scharfkantig ausgebildet werden. Im Zusammenwirken mit der aufgesiegelten Folie 54 ergeben sich daher entlang dieser Kante 57 sehr enge Kapillarspalte. Um zu verhindern, dass allenfalls ausgetretene Tinte sich längs dieser Kappilarspalte bis zum Rand der Folie 54 ausbreiten könnte, mündet bei den Ausführungsformen nach 8 bis 12 das eine Ende der kappilaren Rinne 53 angrenzend an die Folie 54 an einer in sich ringförmig geschlossenen Peripherie 60 eines (weiteren) Ringraumes 58, der im Bereich dieser Peripherie 60 keine kappilaren Engstellen aufweist. Bei der Ausführungsform nach 8 und 11 ist gegenüberliegend dem Kanal 47 ein weiterer, kreissegmentförmiger Vorsprung 59 am Deckel 13 angeformt. Die kappilare Falle zum Rückhalten allenfalls ausgetretener Tinte erstreckt sich nur im Bereich zwischen den Vorsprüngen 46, 59. Falls sich dort Tinte ansammeln sollte, kann sie sich nur längs dem Kappillarspalt zwischen Folie 54 und den Kanten 57 entlang den Vorsprüngen 46, 59 ausbreiten. Der an den Vorsprung 59 angrenzende Raum 58 ist dem gegenüber vertieft, sodass die in der Kapillarfalle benachbart dem Kanal 47 gefangene Tinte die Peripherie 60 nicht erreichen kann, in welche die Rinne 53 mündet. Dadurch wird der Austritt der Tinte längst der Kapillarspalte an den Rinnenoberkannte verhindert.
Bei der Ausführungsform nach 9 kann zwar die Tinte längs der Kapillarspalte der Rinnenoberkante kriechen. Sie kann aber den vertieften Ringraum 58 nicht überspringen und daher die nach aussen führende kapillar Rinne 61 nicht erreichen. Bei der Ausführungsform nach 10 und 12 ist der Vorsprung 59 ringförmig und hat einen weiteren Kanal 49. Der Ringraum 58 hat jedoch keine Verengung benachbart diesem Kanal 49. Daher wird wiederum ein Überspringen der Tinte an die Peripherie 60 verhindert.
Bei der Stelle, wo die Rinne 53, unter der Folie 54 hervortritt, können beiderseits der Rinne 53 noch kleine vorstehende Noppen 62 am Deckel 13 angeform sein. Dadurch wird verhindert, dass an dieser Stelle eine Verpackungsfolie flach auf der Folie 54 aufliegen kann und somit ein weiterer Kapillarspalt zwischen dieser Folie 54 und der Verpackungsfolie gebildet wird, in welchem Tinte flächig kriechen könnte.

Claims

Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers, umfassend ein Gehäuse (10) mit einer ersten Öffnung (15) zum Aufstecken auf einen Stutzen des Druckkopfs und einer zweiten Öffnung (40) für die Zufuhr von Luft, sowie eine Transportsicherung (2), welche die erste Öffnung (15) für den Transport verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer der Öffnungen (15, 40) eine mehrstufige Kapillardichtung (29, 35, 36; 45, 47, 48) vorgesehen ist, welche mindestens einen um die betreffende Öffnung herum angeordneten, ersten Ringraum (36; 48) umfasst, wobei der erste Ringraum (36; 48) derart ausgebildet ist, dass in den Ringraum (36; 48) eintretende Tinte durch Kapillarwirkung im Ringraum (36; 48) zurückgehalten wird.
Tintenpatrone nach, Anspruch 1, wobei zwischen der betreffenden Öffnung und dem ersten Ringraum (36; 48) mindestens ein erster Bereich mit kapillarer Dichtwirkung (29; 47) vorhanden ist und wobei zwischen dem Ringraum und der Atmosphäre mindestens ein zweiter Bereich mit kapillarer Dichtwirkung (35; 49) vorhanden ist.
Tintenpatrone nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Ringraum von mindestens einem zweiten Ringraum (36'; 50, 52) umgeben ist, wobei der zweite Ringraum (36'; 50, 52) derart ausgebildet ist, dass in den zweiten Ringraum (36'; 50; 52) eintretende Tinte durch Kapillarwirkung im zweiten Ringraum (36'; 50; 52) zurückgehalten wird.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Ringraum als Ringnut- (36) ausgebildet ist, die sich gegen den Nutgrund verengt.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein von der betreffenden Öffnung her kommender Kanal (47) in den ersten Ringraum (48) mündet, und wobei sich der erste Ringraum (48) vom Kanal (47) aus erweitert.
Tintenpatrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an einem Rand der ersten Öffnung (15) eine gegen das Zentrum der ersten Öffnung (15) gerichtete, ringförmige Dichtlippe (24) einstückig angeformt ist, welche gegenüber der Umfangsfläche (28) eines an der Transportsicherung (2) einstückig angeformten Zapfens (27) abdichtet.
Tintenpatrone nach Anspruch 6, wobei die Außenfläche (25) der Dichtlippe (24) im ungespannten Zustand konisch ist.
Tintenpatrone nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Zapfen (27) von einem ringförmigen Vorsprung (33) umgeben ist, dessen als Anschlag wirkende Stirnfläche (34) gegenüber der Stirnfläche (37) des Zapfens (27) zurückversetzt ist.
Tintenpatrone nach den Ansprüchen 4 und 8, wobei die Ringnut (36) zwischen dem Zapfen (27) und dem Vorsprung (33) angeordnet ist.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Transportsicherung (2) durch Schnappelemente (38) an der Patrone (1) befestigt ist.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei auf eine äußere Oberfläche einer die zweite Öffnung (40) enthaltenden Gehäusewand (13) ein Deckblatt (54) aufgebracht ist, wobei die zweite Öffnung (40) in einer sich gegen, außen erweiternden Vertiefung (45) mündet, wobei die Vertiefung (45) von einem ringförmigen Vorsprung (46) umgeben ist, welcher einen Kanal (47) enthält, der die Vertiefung (45) mit einem an den Vorsprung (46) anschließenden, den ersten Ringraum (48) bildenden Raum verbindet, welcher gegen außen durch das Deckblatt (54) abgeschlossen ist, und wobei der erste Ringraum (48) diametral gegenüber dem Kanal (47) eine Verbindung (49–52) zu einer mit der Atmosphäre verbundenen kapillaren Rinne (53) hat.
Tintenpatrone nach Anspruch 11, wobei sich der erste Ringraum (48) von einer Stelle benachbart dem Kanal (47) bis zur Verbindung (49–52) mit der Rinne (53) vertieft und/oder verbreitert.
Tintenpatrone nach Anspruch 12, wobei die Verbindung (49–52) mindestens einen weiteren Kanal (49) und einen weiteren, sich vom weiteren Kanal (49) aus erweiternden Raum (50) umfasst.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das eine, Ende der kapillaren Rinne (53) angrenzend an das Deckblatt (54) an einer in sich ringförmig geschlossenen Peripherie (60) des ersten Ringraums (48) und/oder einen weiteren Raumes (58) mündet, der im Bereich dieser Peripherie (60) keine kapillaren Engstellen aufweist.