DE3703349A1

DE3703349A1 - Tintenpatrone mit belueftungskoerper

Info

Publication number: DE3703349A1
Application number: DE19873703349
Authority: DE
Inventors: Theodor Hoelscher
Original assignee: WL Gore and Associates GmbH
Current assignee: WL Gore and Associates GmbH
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1987-02-04
Publication date: 1987-10-29
Also published as: EP0243922A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Tintenpatrone, mit einem Tin te aufnehmenden Reservoir-Gehäuse, das einen Tintenauslaß und eine Belüftungseinrichtung besitzt.

Bekanntlich ist bei solchen Tintenpatronen der Tintenaus laß las leicht aufstoßbare Schwachstelle, als Kugelventil oder dergleichen ausgebildet. Bei Tuschefüllern zum Zeich nen ist das Tintenauslaßende vollständig offen. Bei Tinten patronen für Tintenstrahlschreiben, wie sie zum Beispiel in Druckern eingesetzt werden, steht der Tintenauslaß mit einer Tintenleitung in Verbindung, die zu einem Strahl kopf führt, aus dem tröpfchenweise Tinte ausgestoßen wird.

Bei den oben angesprochenen Tintenpatronen, insbesondere bei Tintenpatronen für Füllfederhalter sowie auch bei Füll federhaltern mit fest eingebautem Tintentank, entleert sich die Patrone beim Schreiben allmählich. Da die Wände der Pa tronen im allgemeinen starr ausgebildet sind, muß eine Be lüftungseinrichtung vorhanden sein, wenn man vermeiden will, daß das durch eine gewissen Menge ausgetretener Tinte ent standene Vakuum ein weiteres Austreten von Tinte aus dem Auslaßende verhindert. Ein einfacher Lüftungskanal in der Tintenpatrone ist jedoch problematisch, da es unter be stimmten Bedingungen zu einem unerwünschten Auslaufen der Patrone kommen kann.

In einer älteren Anmeldung (P 36 14 369.3) wurde von der Anmelderin bereits eine Belüftungseinrichtung in Form einer luftdurchlässigen, jedoch flüssigkeitsundurchlässigen Mem brane vorgeschlagen, die die dem Auslaß gegenüberliegende Stirnseite der Patrone bildet. Obschon im großen und ganzen mit Hilfe dieser Maßnahme die gewünschte Belüftung erreicht wird, kann beobachtet werden, daß es unter bestimmten Um ständen, zum Beispiel bei erhöhter Temperatur, bei be stimmter Lage der Tintenpatrone oder dergleichen, zu einem raschen Auslaufen der Tinte über den Tintenauslaß kommt, so daß der Füllfederhalter klemmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tintenpa trone der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine dosierte Belüftung des Reservoir-Gehäuses erfolgt, so daß die Tinte in dem Maße aus der Patrone ausgetragen wird, wie sie zum Schreiben benötigt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Tintenpatrone der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Belüftungseinrich tung ein mit einer Flüssigkeit gefüllter Hohlkörper ist, der zwei von jeweils einer luftdurchlässigen und flüssig keitsundurchlässigen Membrane verschlossene Belüftungs öffnungen aufweist, von denen die eine eine Öffnung des Reservoir-Gehäuses flüssigkeitsdicht verschließt.

Das Wasser in dem Belüftungs-Hohlkörper verhindert, daß stets ungehindert Luft durch die Membrane am Ende des Reservoir-Gehäuses gelangen kann. Nur wenn soviel Tinte das Reservoir-Gehäuse verlassen hat, daß in dem Gehäuse ein gewisses Vakuum entstanden ist, wird durch die Flüs sigkeit in dem Hohlkörper hindurch etwas Luft in das Reservoir-Gehäuse geleitet.

Die Erfindung ist nicht etwa beschränkt auf Tintenpatro nen für Füllfederhalter, obschon Füllfederhalter das be vorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung darstellen. Die Erfindung ist ebenfalls einsetzbar bei Füllfederhaltern mit fest eingebautem Tintentank (Tintenpatrone). Außerdem findet die Erfindung Anwendung bei Tintenbehältern für Tintenstrahl-Drucker oder dergleichen.

Allgemein haben Tintenpatronen zylindrische oder koni sche Form. Das Reservoir-Gehäuse besteht aus Kunststoff.

An einem Ende des Gehäuses befindet sich der Tintenauslaß. Demgemäß ist erfindungsgemäß vorgesehen, an dem anderen Ende des Reservoir-Gehäuses die ebenfalls als konischer oder zylindrischer Hohlkörper aus Kunststoff ausgebildete Belüftungseinrichtung zu befestigen. Der Hohlkörper bil det gleichsam eine hintere Verlängerung der Patrone. Wenn man das Reservoir-Gehäuse für die Tinte etwas verkürzt, läßt sich die erfindungsgemäße Tintenpatrone für Füllfe derhalter in den üblichen Tintenpatronen-Abmessungen her stellen.

Der Belüftungs-Hohlkörper kann grundsätzlich an das dem Tintenauslaß abgewandte Ende des Reservoir-Gehäuses ange setzt sein. Vorzugsweise ist der Belüftungs-Hohlkörper je doch in das Ende eingesetzt. Zum Befestigen des Belüf tungs-Hohlkörpers an dem Reservoir-Gehäuse ist vorzugsweise eine Verschweißung vorgesehen, wenngleich ein bloßes Fest klemmen oder ein Verkleben ebenfalls möglich ist.

Erfahrungsgemäß haben Tintenpatronen für Füllfederhalter eine gewisse Lebensdauer zwischen der Herstellung und dem Fortwerfen der leeren Patrone. Da mit einer gewissen Ver dunstung der Flüssigkeit, zum Beispiel des Wassers in dem Belüftungs-Hohlkörper zu rechnen ist, wird erfindungsge mäß das Volumen dieser Flüssigkeit an die zu erwartende mittlere Lebensdauer der Tintenpatrone angepaßt. Dement sprechend sieht die Erfindung vor, die Länge des Belüf tungs-Hohlkörpers auf etwa ein Drittel bis die Hälfte der Länge des Reservoir-Gehäuses einzustellen. Insbesondere beträgt das Volumen der Flüssigkeit in dem Belüftungs- Hohlkörper etwa ein Drittel bis die Hälfte des Volumens der Tinte in dem Reservoir-Gehäuse.

Als besonders gut geeignet erweist sich Polytetrafluor äthylen (PTFE) als Material für die Membranen des Belüf tungs-Hohlkörpers. Um eine stabile Tintenpatrone zu er halten, sitzen die Membranen vorzugsweise auf gelochten Trägerplättchen aus Kunststoff.

Die Erfindung schafft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer Tintenpatrone der oben beschriebenen Art. Das Ver fahren sieht vor:

- einseitiges Verschließen des Belüftungs-Hohlkörpers mit einer Membran;
- Füllen des Hohlkörpers mit Flüssigkeit;
- Verschließen der anderen Seite des Belüftungs-Hohlkör pers;
- Einstecken des Belüftungs-Hohlkörpers in das Reservoir- Gehäuse, und
- Verschweißen des Belüftungs-Hohlkörpers mit dem Reser voir-Gehäuse.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Tintenpa trone mit einem mit Wasser gefüllten Be lüftungs-Hohlkörper, und

Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht des Über gangsbereichs zwischen Reservoir-Gehäuse und Belüftungs-Hohlkörper der in Fig. 1 gezeigten Tintenpatrone, wobei die eine Membrane teilweise sehr stark vergrößert dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine Tintenpatrone, bestehend aus der eigentlichen Patrone P und einem Zusatzkörper Z, der als Belüftungseinrichtung dient und als flüssigkeits gefüllter Belüftungs-Hohlkörper ausgebildet ist.

Die Patrone P besitzt ein aus Kunststoff bestehendes, ko nisches Reservoir-Gehäuse 1, in dessen vorderer Stirnwand 2 ein Auslaßventil 3 sitzt. Dabei kann es sich beispiels weise um ein Kugelventil handeln. Das Reservoir-Gehäuse 1 ist mit Tinte 4 gefüllt. Wenn der Tintenauslaß 3 nach un ten weist, bildet sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Tinte 4 ein mit Luft gefüllter Raum 5 aus.

Die soweit beschriebene Patrone P entspricht der allgemein bekannten Tintenpatrone.

In das dem Tintenauslaß 3 entgegengesetzte stirnseitige Ende des Reservoir-Gehäuses 1 ist der Belüftungs-Hohlkör per Z eingesteckt. Der Körper Z ist mit dem Reservoir-Ge häuse 1 verschweißt.

Der als Belüftungseinrichtung dienende Körper besteht eben falls aus Kunststoff. Ein zylindrischer Hohlkörper 6 ist an seinen beiden Enden mit luftdurchlässigen, jedoch flüs sigkeitsundurchlässigen Membranen 7 bzw. 8 verschlossen. Innerhalb des Belüftungs-Hohlkörpers befindet sich haupt sächlich Wasser. In der senkrechten Lage der Tintenpatro ne bildet sich oberhalb des Wasserspiegels eine mit Luft gefüllte Kammer 11 aus.

Bei den Membranen 7 und 8 handelt es sich um PTFE-Membra nen aus diaxial gerecktem PFTE, wie sie in der älteren Anmeldung P 36 14 369.3 beschrieben sind.

Die Gesamtlänge H _Z des Hohlkörpers 6 verhält sich zu der Gesamtlänge H _P der eigentlichen Patrone P hier wie 1 : 2, so daß das Volumen des Wassers 9 etwa ein Drittel bis die Hälfte des Volumens der Tinte 4 ausmacht.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Membran 8 auf die Stirnseite des Hohlkörpers 6 aufgesetzt, zum Beispiel aufgeschweißt. Zwi schen dem äußeren Umfangsrand der Membran 8 und dem inneren Endabschnitt des Reservoir-Gehäuses 1 befindet sich eine Schweißnaht 10, welche die beiden Teile der Tintenpatrone miteinander verbindet.

Im unteren Teil der Fig. 2 ist die Membrane 8 stark ver größert dargestellt. Ein aus einem gelochten Kunststoff plättchen gebildeter Träger 8 b trägt auf seiner Außenseite eine aus diaxial gerecktem PTFE bestehende Membrane 8 a. Die Teile 8 a und 8 b bilden zusammen ein Laminat, welches in Form von Folien hergestellt werden kann, aus denen kleine Plättchen ausgestanzt werden.

Die oben beschriebene Patrone wird wie folgt hergestellt. Eine Seite des aus Kunststoff bestehenden Hohlkörpers 6 wird mit der Membrane 8 (oder 7) verschossen. In den so gebildeten "Becher" wird Wasser 9 eingefüllt. Nach dem Ver schließen des anderen Endes des Hohlkörpers 6 mit einer weiteren Membrane 7 (oder 8) wird dieser Belüftungs-Hohl körper in das hintere Ende der mit Tinte gefüllten Patrone P eingesteckt und in an sich bekannter Weise verschweißt.

Wenn im Gebrauch eines Füllfederhalters die Tinte 4 das Reservoir-Gehäuse 1 nach und nach über den Tintenauslaß 3 verläßt, nimmt der Druck in dem mit Luft gefüllten Raum 5 ab. Es kann nicht sofort Luft über die Membran 8 nachströ men, weil die eine Seite der Membran 8 von dem Wasservolu men 9 verschlossen ist. Erst wenn der Druck im Raum 5 un ter einen bestimmten Wert abfällt, gelangt Luft durch die Membran 7, den Luftraum 11, das Wasser 9 (in Form von Bläschen) und schließlich durch die Membran 8 in den Raum 5, so daß der Druck dort wieder ansteigt und ermöglicht, daß weitere Tinte 4 über den Tintenauslaß 3 die Patrone verlassen kann.

Durch die genannten Abmessungen der gesamten Patrone mit den angegebenen Volumenverhältnissen wird erreicht, daß der Feder des Füllfederhalters stets genau so viel Tinte zugeführt wird, wie zum Schreiben benötigt wird. Eine übermäßige Tintenzufuhr wird vermieden, so daß der Füllfe derhalter nicht klecksen kann.

Claims

1. Tintenpatrone, mit einem Tinte aufnehmenden Reservoir- Gehäuse (1), das einen Tintenauslaß (3) und eine Belüftungs einrichtung (Z) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungseinrichtung (Z) ein mit einer Flüssigkeit (9) gefüllter Hohlkörper ist, der zwei von jeweils einer luft durchlässigen und flüssigkeitsundurchlässigen Membrane (7, 8) verschlossene Belüftungsöffnungen aufweist, von denen die eine (8) eine Öffnung des Reservoir-Gehäuses flüssigkeitsdicht ver schließt.

2. Tintenpatrone nach Anspruch 1 für Füllfederhalter, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir- Gehäuse (1) ein zylindrisches oder konisches Röhrchen aus Kunststoff ist, an dessen einem Ende der Tintenauslaß (3) ausgebildet ist, und an dessen anderem Ende die ebenfalls als konischer oder zylindrischer Hohlkörper (6) aus Kunst stoff ausgebildete Belüftungseinrichtung (Z) befestigt ist.

3. Tintenpatrone nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Belüftungs-Hohlkörper (6) in das andere, offene Ende des Reservoir-Gehäuses (1) ein gesteckt ist.

4. Tintenpatrone nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungs-Hohlkörper (6) mit dem Reservoir-Gehäuse (1) verklebt ist.

5. Tintenpatrone nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungs-Hohlkör per (6) mit dem Reservoir-Gehäuse (1) verschweißt ist.

6. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser (9) ist.

7. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (H _Z) des Belüftungs-Hohlkörpers (6) etwa 1/3 bis 1/2 der Länge (H _P) des Reservoir-Gehäuses (1) beträgt.

8. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Flüssigkeit (9) in den Hohlkörper (6) etwa 1/3-1/2 des Tintenvolumens in dem Reservoir-Gehäuse (1) beträgt.

9. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (7, 8) aus diaxial gerecktem PTFE (Polytetrafluoräthylen) bestehen.

10. Tintenpatrone nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Fibrillen-Länge der Mem bran (7, 8; a) einer Porengröße von 0,02-5 µm, vorzugswei se von 0,02-0,2 µm, entspricht.

11. Tintenpatrone nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die PTFE-Membranen (7, 8) jeweils zusammen mit einer Trägerschicht (8 b) ein Laminat bilden.

12. Verfahren zum Herstellen einer Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 2 bis 11, gekennzeich net durch folgende Schritte:

- einseitiges Verschließen des Belüftungs-Hohlkörpers mit einer Membran;
- Füllen des Hohlkörpers;
- Verschließen der anderen Seite des Belüftungs-Hohlkörpers;
- Einstecken des Belüftungs-Hohlkörpers in das Reservoir- Gehäuse, und
- Verschweißen des Belüftungs-Hohlkörpers mit dem Reservoir- Gehäuse.