DE3504216C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tintenbehälter, genauer gesagt einen Tintenbehälter, der in einem Tintenstrahldrucker o.ä. Verwendung findet.

Bei herkömmlich ausgebildeten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen, insbesondere Tintenstrahldruckern o.ä., finden aufgrund der Einfachheit der Tintenwiederauffüllung bzw. -ergänzung oft patronenförmige Tintenbehälter Verwendung.

Der Einsatz von derartigen patronenförmigen Tintenbehältern führt zu verschiedenartigen Vorteilen, d. h. die Tintenergänzung kann in einfacher Weise durch Ersatz des Behälters durchgeführt werden, es ist keine Abschätzung der zu ergänzenden Tinte erforderlich und während des Ergänzungsvorganges tritt schwerlich eine Verschmutzung der Tinte auf.

Andererseits besitzen derartige patronenförmige Behälter die folgenden Nachteile:

Die Demontage des patronenförmigen Tintenbehälters relativ zu einer Tintenbahn zur Zuführung der im Tintenbehälter vorhandenen Tinte zu einem Tintenstrahlkopf wird normalerweise durchgeführt, indem man eine Hohlnadel in das Dichtungselement des Tintenauslaßrohres des Behälters drückt oder daraus entfernt. Wenn in einem derartigen System das Dichtungselement, das aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, besteht, über einen langen Zeitraum gebraucht wird, bewirkt es ein Eindringen von Gasen, so daß sich manchmal Blasen mit Tinte vermischen können. Wenn man eine Nadel oder ein entsprechendes Rohr im in das Dichtungselement hineingedrückten Zustand beläßt, ist auch in einigen Fällen aufgrund der permanenten Verformung des Dichtungselementes nach dem Entfernen der Nadel ein Lecken der Tinte aus dem Abschnitt aufgetreten, in dem die Nadel eingedrückt war.

Es ist daher wünschenswert, ein elastisches Material mit einer geringen Durchlässigkeit und einer geringen permanenten Verformung zur Verfügung zu haben. Es hat jedoch Schwierigkeiten bereitet, ein solches Material, das diese beiden Eigenschaften aufweist, bereitzustellen.

Die DE-PS 27 09 730 offenbart einen Tintenbehälter aus Polyethylen, der mit einem Pfropfen aus Gummi oder gummielastischem Kunststoff verschlossen ist. Dieser Tintenbehälter kann jedoch aufgrund seiner geringen Materialstärke nach dem Durchstoßen mit einer Nadel eine Gasdichtheit nicht mehr ausreichend gewährleisten.

Die Gebrauchsmusterschrift DE-GM 78 33 494 beschreibt einen Tintenbehälter, der mit einem Pfropfen und einer Folie zur Flüssigkeitsentnahme versehen ist. Über Materialien des Pfropfen und der Folie, die Gas- und Flüssigkeitsdichtheit bewirken sollen, ist nichts ausgesagt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tintenbehälter für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zur Verfügung zu stellen, dessen Verschluß für einen Tintenbehälter so ausgebildet ist, daß sich keine Blasen mit der Tinte vermischen und daß während des Austausches des Tintenbehälters keine Verschmutzung durch ein Lecken der Tinte auftritt.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Tintenbehälter durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1A und 1B eine Draufsicht und eine Seitenansicht, teilweise weggebrochen, einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1C einen Schnitt, der eine Modifikation der Ausführungsformen der Fig. 1A und 1B zeigt;

die Fig. 1D und 1E sowie die Fig. 1F und 1G Draufsichten und Seitenansichten, teilweise weggebrochen, von weiteren Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 2 die Art und Weise, in der der erfindungsgemäß ausgebildete Behälter an einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung montiert wird;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht, teilweise weggebrochen, einer erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenkassette;

Fig. 4 einen Schnitt entlang Linie A-A in Fig. 3;

die Fig. 5A und 5B ein Beispiel des Kopplungsabschnittes des erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenbehälters.

Nachfolgend wird zuerst eine Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenbehälters in Verbindung mit den Fig. 1A und 1B beschrieben. Fig. 1A ist eine Draufsicht des Tintenbehälters, während Fig. 1B eine Seitenansicht desselben, teilweise weggebrochen, ist.

Mit 10 ist ein taschenförmiger Behälter bezeichnet, der durch Falten eines Filmes hergestellt ist, welcher durch Anordnung einer Nylonlage auf einem Polymerfilm einer zweischichtigen Struktur, beispielsweise einem Polyäthylenfilm, und Verbinden der drei Seitenränder 10x, 10y und 10z desselben, beispielsweise durch Heißversiegeln, erzeugt wurde. An der Verbindungsfläche von einem der drei Seitenränder, beispielsweise 10x, ist ein Tintenauslaßrohr 11 befestigt, das dazu dient, die im Behälter 10 befindliche Tinte nach außen zu führen.

Mit 12 ist ein abgestuftes säulenförmmiges Kupplungselement bezeichnet, das aus einem elastischen Material, beispielsweise Gummi, besteht. Ein Leerraum 14 (dieser Leerraum 14 ist nicht immer erforderlich, sollte jedoch normalerweise vorhanden sein, da es schwierig ist, beim Miteinanderverbinden eines Dichtungselementes und einer Nadel oder eines entsprechenden Rohres die Achsen der beiden Elemente vollständig zueinander ausgerichtet zu halten. Durch Vorsehen eines derartigen Leerraumes 14 wird selbst dann der Fall verhindert, daß keine Tinte vom Tintenbehälter zugeführt wird, wenn die Achsen mehr oder weniger voneinander abweichen) ist im Abschnitt 15 des Kupplungselementes 12 mit großem Durchmesser vorgesehen, und ein kleines Loch 16 führt vom Leerraum 14 zur Endfläche des Abschnittes 13 des Kupplungselementes mit kleinem Durchmesser. Ein Ende des Tintenauslaßrohres 11, das am taschenförmigen Behälter 10 befestigt ist, ist durch das kleine Loch 16 in den Leerraum 14 eingesetzt und daran befestigt.

Die im Behälter 10 befindliche Tinte wird durch den äußeren Endabschnitt 17 des elastischen Elementes 12 abgedichtet.

Mit 19 ist ein säulenförmiges Element bezeichnet, das ebenso wie das Kupplungselement 12 aus elastischem Material, beispielsweise Gummi, besteht. Ein starrer Metallring 18 ist ringförmig um den äußeren Endabschnitt 17 und das Element 19 ausgebildet, so daß der äußere Endabschnitt 17 und das Element 19 durch diesen Ring 18 etwas zusammengezogen werden.

Wie vorher erläutert, bestehen die elastischen Elemente 12 und 19 aus einem gummiähnlichen Material. Bei der vorliegenden Erfindung bestehen diese Elemente jedoch aus unterschiedlichen Materialien.

Für das elastische Material 12 wird Butylkautschuk als ein gummiartiges Material mit geringer Gasdurchlässigkeit verwendet. Butylkautschuk besitzt eine sehr geringe Durchlässigkeit in bezug auf verschiedene Gase sowie eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Tintenlösungsmittel.

Das elastische Element 19 ist aus Silikonkautschuk, dessen permanente Verformung (der nach JIS, K 6301-1975 gemessene Wert) in einem Bereich unter 10% (70±1°C/22 Stunden) liegt.

Die permanente Verformung wird nach JIS, K 6301-1975 folgendermaßen ermittelt.

Zylindrisch geformte Teststücke des Materials werden in einer Testvorrichtung zwischen zwei Kompressionsplatten von einer Länge t₀=12,693 mm mittels Abstandsstücken um 25% auf eine Länge von t₂=9,52+0,01/-0,02 mm komprimiert und so bei einer Temperatur von 70±1°C für 22 Stunden gehalten, wonach t₁ als Dicke der Teststücke in deren Mitte nach Entfernen aus der Testvorrichtung und 30-minütigem Abkühlen gemessen wird. Die permanente Verformung CS ergibt sich dann aus der Gleichtung:

Silikonkautschuk besitzt ein gutes elastisches Wiederherstellvermögen und ausgezeichnete Eigenschaften in bezug auf die Abdichtung von Löchern, die durch eine Nadel erzeugt worden sind, sowie die Eigenschaft, Zuglöcher zu blockieren, was nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Das Material besitzt ferner ein ausgezeichnetes Widerstandsvermögen gegenüber Tintenlösungsmitteln.

Als Material für das elastische Element 19 wird insbesondere ein heiß-vulkanisierter Silikonkautschuk verwendet, welcher die oben genannte Bedingung hinsichtlich einer permanenten Verformung erfüllt.

Das Adhäsionsvermögen zwischen diesen beiden Arten von elastischen Materialien ist normalerweise gering.

Daher wird bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der starre Metallring 18 vorgesehen, um die elastischen Elemente 12 und 19 in engen Kontakt zueinander zu bringen. Dieser starre Ring 18 ist nicht immer erforderlich; wenn der Behälter 10 in einem Gehäuse 31 untergebracht ist, wie in Fig. 1C gezeigt, kann die Innenseite des Endabschnittes 31C des Behälters so ausgebildet sein, daß sie mit den Formen der elastischen Elemente 12 und 19 übereinstimmt, um auf diese Weise diese elastischen Elemente in engen Kontakt miteinander zu bringen.

Wie in den Fig. 1D und 1E oder 1F und 1G gezeigt ist, können die elastischen Elemente 12 und 19 auch mit Zapfen versehen sein, um sie auf diese Weise aneinander befestigen zu können. Im Fall der Fig. 1D und 1E ist ein Zapfen im elastischen Element 19 ausgebildet, während bei den Fig. 1F und 1G ein Zapfen im elastischen Element 12 ausgebildet ist. Die Fig. 1D und 1E oder 1F und 1G sind entsprechende Ansichten wie die Fig. 1A und 1B. In diesen Figuren sind Elemente mit entsprechenden Bezugsziffern gemeinsame Elemente, die daher nicht im einzelnen beschrieben werden müssen.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die mit einem Tintenbehälter der vorstehend beschriebenen Art versehen ist. In Fig. 2 ist mit 20 ein Aufzeichnungskopf bezeichnet, der an einem Schlitten 21 befestigt ist. Der Schlitten 21 ist entlang einem Schaft 22 hin- und herbewegbar, wobei er von einem Schlittenantriebsmotor (nicht gezeigt) gesteuert wird. Ein Ende einer flexiblen Tintenzuführbahn 23 ist an das Ende des Aufzeichnungskopfes 20 angeschlossen, das einer Düse 20A gegenüberliegt.

Das andere Ende der flexiblen Tintenzuführbahn 23 ist in ein Ende einer Verbindung 25 eingesetzt, die an der Basis 24 der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung befestigt ist. Eine nadelförmige Leitung 26 ist in das andere Ende der Verbindung 25 eingesetzt, wobei die Leitungen 23 und 26 durch eine in der Verbindung (Gelenk) 25 ausgebildete Bahn 27 miteinander in Verbindung stehen.

Der erfindungsgemäß ausgebildete flache taschenförmige Tintenbehälter, der in den Fig. 1A und 1B gezeigt ist, wird auf die Basis 24 gebracht und in Richtung des Pfeiles bewegt. Sein elastisches Element 12 wird gegen die nadelförmige Leitung 26 gepreßt, und die nadelförmige Leitung 26 wird in das elastische Element 12 eingesetzt, wodurch der Behälter 10 an der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung montiert wird.

Während dieses Montagevorganges wird das die elastischen Elemente 12 und 19 umfassende Dichtungselement durch die nadelförmige Leitung 26 passiert, wodurch das Innere des taschenförmigen Behälters 10 mit dem Aufzeichnungskopf in Verbindung gebracht wird.

Wenn Tinte von der Düse 20A des Aufzeichnungskopfes 20 auf Druckpapier (nicht gezeigt) abgegeben wird, um dort Buchstaben oder Bilder aufzuzeichnen, wird Tinte vom Tintenbehälter 10 durch die Zuführbahn 23 zum Aufzeichnungskopf 20 durch dessen Oberflächenspannung geführt.

Selbst wenn die Aufzeichnungsvorrichtung über einen langen Zeitraum mit dem daran montierten Behälter 10 gebraucht oder im ungebrauchten Zustand stehengelassen wurde, vermischen sich keine Blasen mit der Tinte bzw. die Tinte leckt nicht heraus, so daß die Umgebung während der Demontage des Behälters nicht verschmutzt wird, da das Dichtungselement aus einem Material mit niedriger Gasdurchlässigkeit und geringer parmanenter Verformung besteht.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines kassettenförmigen Tintenbehälters, bei dem der in den Fig. 1A und 1B gezeigte taschenförmige Tintenbehälter 10 in einem Gehäuse 31 untergebracht ist, um dessen Handhabung zu vereinfachen. Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, teilweise weggebrochen, einer Tintenkassette 33. Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang Linie A-A in Fig. 3.

Wie man den Fig. 3 und 4 entnehmen kann, wird ein Kupplungselement 12, das an das Auslaßrohr 11 des taschenförmigen Behälters 10 angeschlossen ist, so gehalten, daß die Endfläche seines äußeren Endabschnittes 17 von einer Außenwand durch eine darin ausgebildete Öffnung 31P vorsteht, wobei diese Außenwand die gleiche Ebene des oberen Gehäuses 31A und des unteren Gehäuses 31B des in einen oberen und unteren Teil unterteilten Gehäuses 31 bildet.

Mit 32 ist ein Belüftungsloch bezeichnet, über das man das Innere des Gehäuses 31 mit der Atmosphäre in Verbindung bringen kann. Die auf diese Art und Weise ausgebildete Tintenkassette 33 kann in Betrieb genommen werden, wenn sie an einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung montiert wird, die im wesentlichen der der Fig. 2 entspricht.

Wie in Fig. 4 gezeigt, ist auch bei dieser Tintenkassette 33 der Abschnitt 15 mit großem Durchmesser des elastischen Elementes 12 in die ringförmige Ausnehmung 31R des Gehäuses 31 eingesetzt und dort befestigt, so daß selbst dann, wenn ein außergewöhnlich großer Druck auf das elastische Elemment 12 aufgebracht wird, dieses Element nicht von der Außenwand des Gehäuses 31 herabgleitet, so daß die Verbindung mit einer nadelförmigen Leitung (nicht gezeigt) äußerst einfach hergestellt werden kann.

Darüber hinaus ist ein Abschnitt 10a des taschenförmigen Behälters 10 mit der Wandfläche des Gehäuses 31 verbunden und daran befestigt, so daß sich der taschenförmige Behälter 10 während der Handhabung der Tintenkassette 31 nicht im Gehäuse 31 bewegen und vom Tintenauslaßrohr 11 abgleiten kann, um auf diese Weise ein Lecken der Tinte zu verursachen.

Die Tintenkassette 33 ist somit so ausgebildet, daß der aus einem flexiblen Material hergestellte taschenförmige Behälter 10 in einem Gehäuse 31 gehalten wird, bei dem es sich um ein starres Element handelt, so daß es während der Montage des Behälters 10 an einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nicht erforderlich ist, den flexiblen taschenförmigen Behälter 10 direkt zu berühren. Der Beschickungsvorgang kann vielmehr so durchgeführt werden, daß die starre Tintenkassette 33 ergriffen wird, so daß auf diese Weise die Handhabung der Tintenkassette äußerst einfach wird.

In den Fig. 5A und 5B sind Details des Kupplungsabschnittes bei der Montage der Tintenkassette 33 an einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung dargestellt. Mit 34 ist eine Verbindung bezeichnet, die an der Basis der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung befestigt ist. Eine nadelförmige Leitung 35 ist in den mittleren Abschnitt der Verbindung 34 eingesetzt. Eine Zuführbahn 36 zur Zuführung der Tinte zum Aufzeichnungskopf ist an ein Ende (das rechte Ende in Fig. 5) der nadelförmigen Leitung 35 angeschlossen. Wenn das elastische Element 12 der Tintenkassette (nicht gezeigt) gegen die Seitenrandfläche der Verbindung 34 gepreßt wird, wird die nadelförmige Leitung 35 desselben in das elastische Element 12 eingesetzt und erreicht dessen Leerraum 14. Somit steht der nicht gezeigte taschenförmige Behälter in der Tintenkassette über das Auslaßrohr 11 mit der Zuführbahn 36 in Verbindung, so daß eine Zuführung von Tinte vom taschenförmigen Behälter zum Aufzeichnungskopf möglich ist.

Durch Verwendung eines Elementes mit geringer Gasdurchlässigkeit und geringer permanenter Verformung wie bei dem vorstehend beschriebenen elastischen Element werden die nachfolgenden Wirkungen erreicht:

Durch Einsatz des elastischen Elementes 12 mit geringer Gasdurchlässigkeit auf der Seite des elastischen Dichtungselementes, die mit der Tinte in Kontakt steht, kann verhindert werden, daß sich Blasen mit der Tinte im taschenförmigen Behälter 10 vermischen.

Wenn eine Hohlnadel zur Einführung von Tinte in den Tintenbehälter eingedrückt und entfernt wird, nachdem man die Vorrichtung im ungebrauchten Zustand hat stehen lassen, wird ein Lecken der Tinte durch die unterschiedliche Art des elastischen Elementes 19 mit geringer permanenter Verformung verhindert. Daher wird die Umgebung der Tintenkkassette während des Austausches derselben nicht verunreinigt.

Wie aus der hervorgehenden Beschreibung hervorgeht, wird ein Tintenbehälter mit hervorragenden Eigenschaften geschaffen, der während der Montage oder Demontage nicht zu Verunreinigungen seiner Umgebung führt und bei dem in einfacher und billiger Weise verhindert werden kann, daß sich Blasen mit der Tinte vermischen. Nach einem bei hoher Temperatur (60°C) durchgeführten Lufteintrittstest, bei dem als Dichtungselement lediglich ein heißgepreßter Silikonkautschuk verwendet wurde, konnte ein Lufteintritt nur über sechs Stunden verhindert werden, während bei Verwendung des in Fig. 1B dargestellten erfindungsgemäßen Dichtungselements aus Butylkautschhuk und heißgepreßtem Silikonkautschuk der Lufteintritt über 60 Stunden oder mehr verhindert werden konnte.

Claims (4)

1. Tintenbehälter für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einer flexiblen Tintenblase zum Speichern der Tinte, einem Gehäuse, das die Tintenblase enthält, einem Auslaßrohr mit einer Auslaßöffnung zum Führen der in der Tintenblase befindlichen Tinte nach außen und einem elastischen durchstoßbaren Dichtungselement aus Gummi, das in dem Gehäuse befestigt ist und die Auslaßöffnung abdichtet, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement von der Auslaßöffnung aus ein erstes elastisches Element (12) aus Butylkautschuk mit niedriger Gasdurchlässigkeit und ein zweites elastisches Element (19) aus Silikonkautschuk mit einer permanenten Verformung (CS) von weniger als 10% umfaßt, wobei sich die permanente Verformung ergibt aus der Gleichung: für zylindrisch geformte Teststücke des Materials, die in einer Testvorrichtung zwischen zwei Kompressionsplatten von einer Länge t₀=12,693 mm mittels Abstandsstücken um 25% auf eine Länge von t₂=9,52+0,01/-0,02 mm komprimiert werden und so bei einer Temperatur von 70±1°C für 22 Stunden gehalten werden, wonach t₁ als Dicke der Teststücke in deren Mitte nach deren Entfernen aus der Testvorrichtung und 30minütigem Abkühlen gemessen wird.

2. Tintenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (12, 19), die das Dichtungselement bilden, duch einen ringförmig angeordneten starren Ring (18) in engen Kontakt miteinander gebracht sind.

3. Tintenbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der starre Ring (18) aus Metall besteht.

4. Tintenbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Elemente (12, 19), die das Dichtungselement bilden, über Paßabschnitte in den elastischen Elementen aneinander befestigt sind.