DE19854660A1 - Tintenkassette - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine austauschbare Tintenkassette zum Einsatz in Tinten-Druckvorrichtungen wie Tintenstrahl-Druckern, -Plottern oder dgl. oder zum Einsatz in sog. Punkt-Matrix-Druckverbindungen. Die Tintenkassette weist ein ein Tintenreservoir bildendes Gehäuse (2, 3), ein im Gehäuse (2, 3) untergebrachtes, mit Tinte tränkbares erstes Element (4) und einen an einer Seite des Gehäuses angeformten Tintenauslaßbereich (20), der zur Innenseite des Gehäuses hin durch einen flächigen Filter (9) abgeschlossen ist, wobei an dessen einer Seitenfläche das erste, mit Tinte tränkbare Element (4) anliegt. Im Tintenauslaßbereich sind Dichtungsmittel (16) zur Abdichtung des Gehäuseinnenraums gegenüber einem am Tintenauslaßbereich von außen ankoppelbaren Kopplungsteil der Tinten-Druckvorrichtung vorgesehen. Außerdem ist ein Tintenauslaßbereich (20) ein zweites, mit Tinte tränkbares Element (12) so angeordnet, daß es an der anderen Seitenfläche des flächigen Filters (9) anliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine austauschbare Tintenkassette zum Einsatz in Tinten-Druckvorrichtungen wie Tintenstrahl-Druckern, -Plottern oder dgl. oder zum Einsatz in sog. Punkt-Matrix-Druckvorrichtungen.

Derartige Druckvorrichtungen sind üblicherweise mit austauschbaren Tintenkassetten ausgerüstet, in denen die mittels eines Druckkopfes auf eine zu bedruckende Oberfläche aufzubringende Druckflüssigkeit aufbewahrt ist. Die Austauschbarkeit der Tintenkassette gewährleistet einfachen und kostengünstigen Ersatz leerer Kassetten bzw. die Wiederbefüllung und Wiederverwendung der Tintenkassetten.

Allgemein wird bei derartigen Tinten-Druckvorrichtungen die Tinte von dem Tintenreservoir über einen Tintenauslaß, an dem die lösbare Kopplung zwischen der Kassette und der Druckvorrichtung erfolgt, an die Druckeinheit, den sogenannten Druckkopf überführt. Der Druckkopf kann dabei als unabhängige Einheit konzipiert oder mit der Tintenkassette in einer Einheit integriert sein.

Austauschbare Tintenkassetten sind bereits in unterschiedlicher Bauart bekannt. Eine aus der EP-0 553 535 A1 bekannt gewordene Tintenkassette umfaßt beispielsweise ein mit einem porösen Element gefülltes Behältnis und einen Tintenauslaß. Das poröse Element ist mit Tinte getränkt und durch ein Filtersieb vom Tintenauslaß getrennt. In dem Tintenauslaß befinden sich ringförmige Dichtelemente, die den Tintenauslaß im Kopplungsbereich gegenüber einer Tintenzuführnadel bzw. einem Tintenzufuhrdorn des Druckkopfes abdichten. Die außenseitige Öffnung des Tintenauslasses ist üblicherweise mit einer Siegelschicht dicht verschlossen, die erst beim Einsetzen der Tintenpatrone in die Druckvorrichtung von dem Tintenzufuhrdorn durchstoßen wird.

Bei derartigen Tintenkassetten ist es häufig problematisch, eine zuverlässige und stetige Zufuhr der Tinte zu gewährleisten und die Patrone möglichst vollständig zu entleeren. Dabei darf keinerlei Luft über die Tintenkassette oder die Kopplungsstelle zwischen der Tintenkassette und dem Druckkopf in letzteren gelangen, da in diesem Fall die Funktion der Druckvorrichtung beeinträchtigt wird. Zur Lösung dieses Problems wird im Stand der Technik beispielsweise ein Tröpfchenzähler im Druckkopf vorgesehen, der nach Erreichen des vorbestimmten Durchsatzes die weitere Verwendung der Tintenkassette sperrt oder entsprechende Warnungen anzeigt.

Schließlich handelt es sich bei diesen Tintenkassetten - um relativ häufig auszutauschendes Verbrauchsmaterial, das aus ökonomischen und ökologischen Gründen möglichst einfach und materialsparend aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Tintenkassette für Tinten-Druckvorrichtungen, die einfach aufgebaut ist und bei der die Gefahr des Eindringens von Luft über die Tintenkassette oder die Kopplungsstelle zwischen der Tintenkassette und dem Druckkopf in letzteren vermindert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe bringt die Erfindung eine Tintenkassette für eine Tinten- Druckvorrichtung mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 bzw. 7 in Vorschlag. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Tintenkassette,

Fig. 2 eine geschnittene Draufsicht auf die Tintenkassette von Fig. 1 und

Fig. 3 eine stark vergrößerte Detailansicht des Tinten- Auslaßbereichs der erfindungsgemäßen Tintenkassette.

Die erfindungsgemäße Tintenkassette umfaßt einen Tintentank bzw. ein Tintenreservoir 1 und einen Tinten- Auslaßbereich 20. Das Tintenreservoir 1 wird durch ein etwa quaderförmiges Gehäuseteil 2 gebildet, das an der Oberseite durch einen Deckel 3 verschlossen ist. Im Gehäuse befindet sich ein-mit Tinte imprägnierbares bzw. tränkbares, vorzugsweise poröses Element 4, dessen äußere Dimensionen und Kontur etwa den Innenabmessungen des Gehäuseteils 2 entsprechen, so daß dieses das Gehäuse im wesentlichen ganz ausfüllt, ohne überhaupt oder ungleichmäßig komprimiert zu werden. Nach Befüllen des Tintenreservoirs 1 ist das poröse Element mit Tinte getränkt.

Das poröse Element ist vorzugsweise ein Äther- oder Esther-Schwamm etwa gleichmäßiger Porosität. An der dem Deckel 3 zugewandten Seite weist das poröse Element 4 Aussparungen 6 auf, in welche durch den Deckel 3 hindurchreichende Öffnungen 7 und 8 münden. Die Aussparungen können eine beliebige Form besitzen, wobei eine etwa halbkreiszylindrische oder kalottenartige Form der Aussparungen 6 bevorzugt ist, weil sie den Vorteil bietet, daß die Entfernung des porösen Elements von den Öffnungen 7 und 8 gleichmäßig ist.

Eine dieser Öffnungen 8 dient als Befüllungsöffnung, während die andere Öffnung, üblicherweise die von dem Tintenauslaßbereich weiter entfernt liegende Öffnung, als Belüftungsöffnung dient. Der Deckel 3 ist min dem Gehäuseteil 2 dicht verbunden, vorzugsweise durch Kleben, Schweißen oder thermisches Verschmelzen. Dazu bietet es sich an, daß Deckel 3 und Gehäuse 2 aus dem gleichen, vorzugsweise einem Kunststoffmaterial geformt sind. Die Aussparungen 6 an der Oberseite des porösen Elements unterstützen die Belüftung im Betrieb und verhindern das Austreten von Tinte bei Erwärmung. Dadurch, daß das poröse Element im Bereich der Befüllungs- bzw. Belüftungsöffnungen 7, 8 wegen der dort angeordneten Aussparungen 6 keinen Kontakt mit dem Deckel 3 hat, gelangt normalerweise keine Tinte in diese Bereiche so daß ein Austreten vermieden wird.

Der Tinten-Auslaßbereich 20 befindet sich an der Unterseite des Gehäuseteils 2 an der dem Deckel 3 gegenüberliegenden Seite. Zur Außenseite des Gehäuses hin umfaßt der Tinten-Auslaßbereich 20 einen ringförmigen zylindrischen Vorsprung 14, der in eine entsprechende Aufnahme in der Tinten-Druckvorrichtung einsetzbar ist und der den Bereich umschließt, an dem die Kopplung mit der Druckeinheit erfolgt.

Im Bereich des Tinten-Auslaßbereichs befindet sich an der Innenseite des Gehäuses 2 ein stufenförmiger Vorsprung 10, in den eine Ausnehmung 11 eingeformt ist. Die Ausnehmung 11 kann beispielsweise rechteckig- oder rundzylindrisch sein. In die Ausnehmung 11 ist ein entsprechend geformtes zweites mit Tinte imprägnierbares bzw. tränkbares, vorzugsweise poröses Element 12 eingesetzt. Das zweite poröse Element 12 besitzt einen im wesentlichen konstanten Kompressionsgrad bzw. eine gleichmäßige Porosität. Als Material für dieses poröse Element wird vorzugsweise ein Esterschwamm verwendet, der gut mit der Tintenflüssigkeit benetzbar ist und diese gut aufnimmt.

Das erste poröse Element 4 im Inneren des Tintenreservoirs weist im Bereich des Tinten-Auslaßbereichs eine dem Vorsprung 10 entsprechende Aussparung aus, so daß das poröse Element 4 nach dem Einsetzen in den Behälter 2 über sein Volumen im wesentlichen einen konstanten Kompressionsgrad bzw. eine gleichmäßige Porosität oder durchschnittliche Porengröße aufweist. Vorzugsweise wird die durchschnittliche Porengröße des zweiten porösen Elements 12 geringer gewählt als die des ersten porösen Elements 4, um den Transport der Tintenflüssigkeit vom Tintenreservoir zum Tinten-Auslaßbereich mittels der Kapillarwirkung zu gewährleisten.

Zwischen dem zweiten porösen Element 12 und dem ersten porösen Element 4 befindet sich ein flächiger Filter 9, der nach Einsetzen des zweiten porösen Elements 12 in die Ausnehmung 11 an einer Oberfläche 10a des Absatzes 10 um die Ausnehmung 11 herum und diese zum Innenraum des Gehäuses abschließend befestigt ist. Vorzugsweise erfolgt diese Befestigung durch Heißsiegeln, Schweißen oder Kleben. Im eingebauten Zustand liegt das erste poröse Element 4 auf der einen Seitenfläche und das zweite poröse Element 12 an der anderen Seitenfläche des Filters 9 an.

Als Material für den flächigen Filter 9, der als Filter und als Luftsperre dient, wird vorzugsweise ein synthetisches Material oder ein aus einem solchen Material hergestelltes Gewebe oder eine Membran verwendet. Dieses Material ist flexibler als das üblicherweise verwendete Metallfiltergeflecht und kann daher ohne bleibende Verformungen oder Beschädigungen eingepaßt werden. Außerdem läßt sich das synthetische Material auf einfache Weise thermisch mit dem Kunststoffmaterial des Gehäuses 2 im Bereich des Vorsprungs 10 verbinden.

Um die Wirkung als Luftsperre zu gewährleisten ist die Maschenweite bzw. Porengröße des Filters 9 so gewählt, daß einerseits der Durchtritt von Luft durch den Filter 9 verhindert wird, andererseits aber die die Tintenflüssigkeit in den einzelnen Durchgängen festhaltende Oberflächenspannung nur so groß ist, daß ein Durchtritt der Tintenflüssigkeit unter der Kapillarwirkung und dem beim Betrieb der Druckvorrichtung auftretenden Unterdruck am Tintenauslaß bzw. einem in das Tintenreservoir eingeleiteten Überdruck möglich ist, wobei zusätzlich der Widerstand des Filters 9 aufgrund der Fließreibung der Tintenflüssigkeit durch die Poren bzw. Maschen hindurch nicht so groß sein darf, daß der im Betrieb erreichte Unterdruckbereich nicht ausreicht, um die im Betrieb maximal erforderliche Tintenflüssigkeitsmenge durch den Filter 9 zu fördern.

Außerdem ist die Fläche des Filters 9 zur Maximierung der korrespondierenden Fläche zwischen den ersten und zweiten porösen Elementen 4, 12 so groß wie möglich gewählt.

Der zylindrische Vorsprung 14 an der Außenseite des Gehäuses 2 im Tinten-Auslaßbereich 20 besitzt eine Ausnehmung 15 zur Aufnahme eines Dichtungselements 16 sowie eine Durchgangsöffnung 13 von der Ausnehmung 15 zur Ausnehmung 11, durch welche die Spitze eines bei der Kopplung der Tintenkassette mit der Druckeinheit in die Ausnehmung 15 eingesetzten Tintenzuführdorns zum zweiten porösen Element 12 gelangen kann, um von dort die Tintenflüssigkeit zu übernehmen. Die Innenausnehmung 15 ist gegenüber der Durchgangsöffnung 13 etwas vergrößert und nimmt mindestens ein Dichtungselement 16 zur Abdichtung des Tintenauslasses gegenüber dem eingesetzten Tintenzuführdorn auf.

Die Ausnehmung 15 für das Dichtungselement ist an der Außenseite des zylindrischen Vorsprungs 14 durch ein Dichtungselement, einen Deckel oder, wie dargestellt, durch ein flächiges Siegel 17 abgeschlossen, welches beim Einsetzen der Tintenpatrone in die Druckvorrichtung vom Tintenzufuhrdorn durchstoßen oder aber von Hand vor dem Einsetzen abgezogen werden kann.

Die Fig. 3 zeigt den Tintenauslaßbereich der Tintenkassette in vergrößerter Darstellung. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß das Dichtungselement 16 im Querschnitt etwa M-förmig geformt ist. Es umfaßt ein rundes, hohlzylindrisches Hauptteil 16c und ein im oberen Bereich angeordnetes ringförmiges konisches bzw. trichterartiges elastisches Dichtungsteil 16b, das sich von der Innenumfangsfläche des zylindrischen Hauptteils 16c radial nach innen erstreckt. Im Zentrum des elastischen Dichtungsteils 16b befindet sich eine Öffnung 16a, durch die der Dorn der Druckeinheit hindurchtreten kann und welche die Dichtung gegenüber dem Dorn bewirkt. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist im Zentrum des elastischen Dichtungsteils ein zur Öffnung mittels des dornartigen Kopplungsteils der Tinten-Druckvorrichtung vorgesehener Bereich ausgebildet, der zwar im unbenutzten Zustand geschlossen ist aber beispielsweise eine definierte Sollbruchstelle oder einen verdünnten Bereich aufweist, so daß die Öffnung 16a erst nach Durchstossen mit dem Dorn nach dem Einsetzen der Tintenkassette in die Druckvorrichtung gebildet wird.

Der konische elastische Dichtungsteil 16b und der zylindrische Hauptteil 16c sind vorzugsweise einteilig aus einem elastischen, insbesondere aus einem gummiartigen Material geformt.

Der radiale Dichtungsteil 16b kann alternativ im Bereich der Mitte oder im unteren Bereich des zylindrischen Hauptteils 16c angeordnet und scheibenförmig oder in umgekehrter Richtung konisch ausgeführt sein, so daß sich ein H-förmiger oder eine umgekehrt M-förmiger oder ein topfförmiger Querschnitt ergibt. Der radiale Dichtungsteil 16b kann außerdem manschettenartig gefaltet sein.

Der rundzylindrische Hauptteil 16c weist einen in Radialrichtung verdickten Wulst 16d auf, der in der gezeigten Ausführungsform im unteren Bereich angeformt ist, der aber auch an einer anderen Stelle angeordnet sein kann. Außerdem können mehrere solcher radialer Verdickungen vorgesehen sein. Diese Verdickungen erhöhen die Formstabilität des Dichtungselements und verbessern den Halt und die Positioniergenauigkeit in der Ausnehmung 15, insbesondere in Verbindung mit einem entsprechenden Absatz 15a und/oder einer Nut am Innenumfang der Ausnehmung 15, an der die Verdickung(en) anliegen bzw. in die diese einrasten können.

An der Außenseite der radialen Verdickung kann zusätzlich ein ringförmiger Dichtvorsprung 16e vorgesehen werden, der nach dem Einsetzen des Dichtungselements in die Ausnehmung 15 radial abdichtet. Durch die Ausbildung des Dichtungselements aus einem elastischen Material und durch die vergleichsweise dünnwandige Ausbildung des konischen Dichtungsteils wird erreicht, daß die Dichtung sich beim Einsetzen der Spitze des Tintenzuführdorns in die vorgeformte oder die beim Durchstoßen des Dichtungsteils 16b gebildete Öffnung 16a eng um den Dorn herum anlegt und mit der weiteren Einführbewegung axial ausgestülpt wird. Dadurch wird nicht nur eine zuverlässige Abdichtung gegenüber dem Dorn einerseits und der Ausnehmung 15 andererseits gewährleistet, indem sich die Dichtung in gewissem Maß an unterschiedliche Dornlängen und Durchmesser anpassen kann, sondern diese Abdichtung wird auch frühzeitig während des Einführvorganges hergestellt und über einen gewissen Einführbereich aufrecht erhalten, ohne daß der Dorn relativ zu der Öffnung in der Dichtung verrutschen muß.

Außerdem kann das Dichtungselement 16 als einstückiges Teil sehr kostengünstig hergestellt und äußerst einfach und genau, sogar mittels entsprechender Montageautomaten, in der Ausnehmung 15 montiert werden.

Obwohl das erfindungsgemäße Dichtungselement 16 in der beschriebenen Ausführungsform in Verbindung mit der speziellen erfindungsgemäßen Ausgestaltung der mit Tinte tränkbaren Elemente gezeigt ist, können dieses Dichtungselement wie auch die verschiedenen Merkmale der mit Tinte tränkbaren Elemente nicht nur in Kombination miteinander sondern auch unabhängig voneinander in einer Tintenkassette eingesetzt werden.

Claims (17)

1. Tintenkassette zum Einsatz in einer Tinten- Druckvorrichtung, umfassend:
ein ein Tintenreservoir bildendes Gehäuse (2, 3),
ein im Gehäuse (2, 3) untergebrachtes, mit Tinte tränkbares erstes Element (4),
einen an einer Seite des Gehäuses angeformten Tintenauslaßbereich (20), der zur Innenseite des Gehäuses hin durch einen flächigen Filter (9) abgeschlossen ist, an dessen einer Seitenfläche das erste, mit Tinte tränkbare Element (4) anliegt,
im Tintenauslaßbereich vorgesehene Dichtungsmittel (16) zur Abdichtung des Gehäuseinnenraums gegenüber einem am Tintenauslaßbereich von außen ankoppelbaren Kopplungsteil der Tinten-Druckvorrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß im Tintenauslaßbereich (20) ein zweites, mit Tinte tränkbares Element (12) so angeordnet ist, daß es an der anderen Seitenfläche des flächigen Filters (9) anliegt.

2. Tintenkassette gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Tinte tränkbaren ersten und zweiten Elemente (4, 12) poröse Elemente mit jeweils im wesentlichen konstanter durchschnittlicher Porengröße sind.

3. Tintenkassette gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Tinte tränkbare zweite Element (12) eine geringere durchschnittliche Porengröße besitzt als das mit Tinte tränkbare erste Element (4)

4. Tintenkassette gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Tinte tränkbare zweite Element (12) durch einen Esther-Schwamm gebildet wird.

5. Tintenkassette gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenauslaßbereich (20) einen zum Inneren des Gehäuses (2, 3) hin vorspringenden Absatz (10) umfaßt, in den eine Ausnehmung (11) zur Aufnahme des zweiten, mit Tinte tränkbaren Elements (12) eingeformt ist, daß der flächige Filter (9) um die Ausnehmung (11) herum und diese zum Innenraum des Gehäuses abschließend an der Oberfläche (10a) des Absatzes (10) befestigt, vorzugsweise verklebt oder verschweißt ist, und daß an der dem Filter (9) gegenüberliegenden Seite der Ausnehmung (11) zur Aufnahme des zweiten, mit Tinte tränkbaren Elements (12) eine sich zur Außenseite des Gehäuses (2, 3) hin erstreckende Öffnung (13) vorgesehen ist, durch welche ein am Tintenauslaßbereich von außen ankoppelbarer, dornartiger Kopplungsteil der Tinten- Druckvorrichtung zum zweiten, mit Tinte tränkbaren Element (12) gelangen kann.

6. Tintenkassette gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Tintenauslaßbereich Dichtungsmittel (16) vorgesehen sind, zur Abdichtung des Gehäuseinnenraums gegenüber einem bzw. dem dornartigen Kopplungsteil der Tinten-Druckvorrichtung, wobei die Dichtungsmittel ein im Querschnitt im wesentlichen H- oder M- oder topfförmiges Dichtungselement (16) umfassen.

7. Tintenkassette zum Einsatz in einer Tinten- Druckvorrichtung, umfassend:
ein ein Tintenreservoir bildendes Gehäuse (2, 3),
ein im Gehäuse (2, 3) untergebrachtes, mit Tinte tränkbares Element (4),
einen an einer Seite des Gehäuses angeformten Tintenauslaßbereich (20),
im Tintenauslaßbereich vorgesehene Dichtungsmittel (16) zur Abdichtung des Gehäuseinnenraums gegenüber einem am Tintenauslaßbereich von außen ankoppelbaren, dornartigen Kopplungsteil der Tinten-Druckvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmittel ein im Querschnitt im wesentlichen H-förmiges, M-förmiges oder topfförmiges Dichtungselement (16) umfassen.

8. Tintenkassette gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (16) in eine Ausnehmung (15) im Tintenauslaßbereich (20) eingesetzt ist.

9. Tintenkassette gemäß Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (16) ein rundes, hohlzylindrisches Hauptteil (16c) und ein mit diesem verbundenes, radial vom Innenumfang des Hauptteils (16c) abgehendes scheibenförmiges oder ringförmiges, vorzugsweise konisches, trichterartiges oder manschettenartiges Dichtungsteil (16b) umfaßt.

10. Tintenkassette gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsteil (16b) eine zentrale Öffnung (16a) oder einen zentralen, zur Öffnung mittels des dornartigen Kopplungsteils der Tinten-Druckvorrichtung vorgesehenen Bereich aufweist.

11. Tintenkassette gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der rundzylindrischen Hauptteil (16c) einen in Radialrichtung verdickten Wulst (16d) aufweist.

12. Tintenkassette gemäß Anspruch 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (16) einstückig aus einem elastischen Material, vorzugsweise einem gummiartigen Material geformt ist.

13. Tintenkassette gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der flächige Filter (9) aus einem synthetischen Material hergestellt ist.

14. Tintenkassette gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche des flächigen Filters (9) gegenüber dem ersten und dem zweiten, mit Tinte tränkbaren Element (4, 12) möglichst groß ist.

15. Tintenkassette gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2, 3) mindestens eine zur Befüllung und/oder Belüftung dienende Öffnung (7, 8) aufweist, und daß das mit Tinte tränkbare erste Element (4) im Bereich der mindestens einen, zur Befüllung und/oder Belüftung dienenden Öffnung (7, 8) eine Aussparung (6) aufweist.

16. Tintenkassette gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (6) eine etwa Kreissegment-zylindrische Form besitzt.

17. Tintenkassette gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des mit Tinte tränkbaren ersten Elements (4) im wesentlichen der Form des Gehäuse- Innenraums entspricht.