DE4025319A1

DE4025319A1 - Tintendruckwerk und verfahren zum einmaligen befuellen des tintenvorratsbehaelters des tintendruckwerkes

Info

Publication number: DE4025319A1
Application number: DE19904025319
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl Ing Schulz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1992-02-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Tintendruckwerk, das als bauliche Einheit enthält:

- einen Druckkopf zum bedarfsweisen Ausbringen von Tinte,
- einen Tintenvorratsbehälter mit mindestens einem Lüftungs kanal zum direkten Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Tintenvorratsbehälters und der Außenatmosphäre und
- eine von außen unzugängliche Verbindung zum Zuführen von Tinte aus dem Tintenvorratsbehälter zum Druckkopf,

sowie ein Verfahren zum einmaligen Befüllen des Tintenvorrats behälters eines Tintendruckwerkes.

Aus der DE-OS 30 39 165 ist ein Tintendruckwerk der eingangs angegebenen Art bekannt, das einen Druckkopf zum bedarfsweisen Ausbringen von Tinte, einen Tintenvorratsbehälter mit mindestens einem Lüftungskanal und eine von außen unzugängliche Verbindung zum Zuführen von Tinte von dem Tintenvorratsbehälter zum Druck kopf enthält. Druckkopf, Tintenvorratsbehälter und die Ver bindung zwischen Druckkopf und Tintenvorratsbehälter bilden bei dem bekannten Tintendruckwerk eine bauliche Einheit. Ein Lüftungskanal verbindet den Innenraum des Tintenvorratsbehälters mit der Außenatmosphäre und ermöglicht somit einen Druckaus gleich; dadurch ist eine kontinuierliche Tintenentnahme aus dem Tintenvorratsbehälter gewährleistet.

Bei dem bekannten Tintendruckwerk ist die Querschnittsfläche des Lüftungskanals in seiner Längsrichtung gesehen verhältnis mäßig groß ausgebildet. Damit ist jedoch die Gefahr einer Verschmutzung oder Verdünnung der Tinte in dem Tintenvorrats behälter durch von außen eintretende Fremdstoffe gegeben. Außerdem ist bei dem bekannten Tintendruckwerk ein Wiederbe füllen durch den Lüftungskanal des Tintenvorratsbehälters durch unautorisiertes Personal mit nicht geeigneten Tinten oder Auf zeichnungsflüssigkeiten nicht zu verhindern. Durch auf vor stehende Weise erfolgende Modifikation der ursprünglich ein gefüllten Tinte sind Schädigungen des Druckkopfes bzw. des gesamten Tintendruckwerkes möglich, durch die eine Außerbe triebsetzung der das bekannte Tintendruckwerk enthaltenden Aufzeichnungsrichtung verursacht werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Tinten druckwerk zu schaffen, bei dem ein zuverlässiger Betrieb gewährleistet ist und Eingriffe von unautorisierten Personen durch Wiederbefüllen mit ungeeigneten Aufzeichnungsflüssig keiten verhindert sind; diese Aufgabe soll mit einem möglichst geringen fertigungstechnischen Aufwand gelöst werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Druckwerk der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Lüftungskanal zumindest in einem Abschnitt seiner Länge eine Querschnitts fläche von weniger als 0,1 mm² aufweist. Durch die Quer schnittsfläche von weniqer als 0,1 mm² ist in einfacher Weise das Einführen von Werkzeugen (z. B. Injektionskanülen), zum unautorisierten Einbringen von Tinte in den Vorratsbehälter verhindert. Auch das Eindringen von flüssigen oder staubför migen Verschmutzungen durch den Lüftungskanal ist damit vor teilhaft vermieden. Dennoch ist ein zuverlässiger Druckaus gleich zwischen dem Innenraum des Tintenvorratsbehälters und der Außenatmosphäre gewährleistet.

Gemäß einer vorteilhaften Fortbildung des erfindungsgemäßen Tintendruckwerks ist vorgesehen, daß der Lüftungskanal in Richtung seiner Längsachse mindestens eine Krümmung aufweist. Durch die Krümmung ist in vorteilhafter Weise die Einführung eines Werkzeuges zum Einbringen von Tinte in den Innenraum des Tintenvorratsbehälters bzw. das Eindringen von Schmutzpartikeln weiter erschwert.

Ein Verfahren zum einmaligen Befüllen des Tintenvorratsbe hälters des erfindungsgemäßen Tintendruckwerkes sieht vor, den Tintenvorratsbehälter mit einer Füllöffnung zu versehen, seinen Innenraum durch die Füllöffnung mit Tinte zu füllen und nach Beendigung des Füllvorganges die Querschnittsöffnung der Füll öffnung zumindest in einem Abschnitt ihrer Länge auf weniger als 0,1 mm² zu verkleinern. Dieses Verfahren bietet fertigungstechnisch den Vorteil, daß die Füllöffnung nach Be endigung des Füllvorgangs gleichzeitig als Lüftungskanal mit entsprechender Querschnittsfläche verwendet werden kann.

Eine vorteilhafte Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß zumindest im Bereich der Füllöffnung für den Tintenvorratsbehälter ein warmverformbares Material verwendet wird und daß die Verkleinerung der Füllöffnung durch Warmver formung erfolgt. Die derartige Ausgestaltung des erfindungs gemäßen Verfahrens bietet den Vorteil, daß zur Verkleinerung der Füllöffnung keine weiteren Konstruktionselemente erforder lich sind, die relativ zu der Füllöffnung zu positionieren sind. Die Warmverformung kann beispielsweise durch ent sprechende Warmprägewerkzeuge oder Ultraschall-Schweißwerkzeuge erfolgen.

Eine hinsichtlich des werkzeugtechnischen Aufwandes vorteil hafte Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß in die Füllöffnung ein Einsatzstück eingesetzt wird und daß in dem Einsatzstück ein Lüftungskanal ausgebildet ist, dessen Querschnittsfläche zumindest in einem Abschnitt seiner Länge weniger als 0,1 mm² beträgt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Tintenvorratsbehälter mit mindestens einem Lüftungskanal versehen wird, der zumindest in einem Ab schnitt seiner Länge eine Querschnittsfläche von weniger als 0,1 mm² aufweist und daß die Füllöffnung nach Beendigung des Füllvorganges vollständig und dauerhaft verschlossen wird. Ein vollständiges Verschließen der Füllöffnung ist herstellungs technisch besonders leicht durchzuführen; der Druckausgleich erfolgt dann während des Einsatzes des Druckwerkes über den mindestens einen Lüftungskanal.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem Tinten druckwerk bzw. Druckkopf allgemein eine Vorrichtung zu ver stehen, mit deren Hilfe einzelne Tintentröpfchen auf einen Aufzeichnungsträger aufgebracht werden können (z. B. mittels des in der DE-OS 32 28 887 beschriebenen "Bubble-Jet"-Ver fahrens). Unter Tinte ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein eine zum Ausbringen durch Düsenöffnungen geeignete Aufzeichnungsflüssigkeit zu verstehen. Vorzugsweise beträgt zumindest in einem Abschnitt der Länge des Lüftungskanals die Querschnittsfläche weniger als 0,06 mm².

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Tintendruckwerkes,

Fig. 2 eine Gestaltungsvariante eines Lüftungskanals und

Fig. 3 und 4 Gestaltungsvarianten einer Füllöffnung bei dem erfindungsgemäßen Tintendruckwerk.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Tintendruckwerkes 1, das als bauliche Einheit einen Tinten druckkopf 2, einen (teilweise aufgebrochen dargestellten) Tintenvorratsbehälter 3 und eine innerhalb des Tintendruck werkes 2 angeordnete und nicht näher dargestellte von außen unzugängliche Verbindung 5 zwischen dem Tintendruckkopf 2 und den Tintenvorratsbehälter 3 enthält. Der Tintenvorratsbehälter 3 ist in seinem Innenraum mit einem Schaummaterial 6 gefüllt, das mit einer Tinte (Aufzeichnungsflüssigkeit) gesättigt ist. Der Druckkopf 2 enthält einzelne Düsen 7, wobei jeder Düse 7 ein Tintenkanal mit einem elektrothermischen Wandlerelement zugeordnet ist. Bei Aktivierung des Wandlerelementes wird die Tinte innerhalb des Tintenkanals jeweils über den Siedepunkt erhitzt, was zur Ausbildung einer Dampfblase führt. Durch die Dampfblase wird eine kurzzeitige Druckerhöhung verursacht, die den Austritt eines Tintentröpfchens aus der jeweiligen Düse 7 des Tintendruckkopfes 2 bewirkt. Die in dem Schaummaterial 6 gespeicherte Tinte gelangt durch eine in der Tintendruckkopf unterseite 8 befindliche Bohrung, die Bestandteil der Ver bindung 5 ist, in die nicht näher dargestellten Tintenkanäle bzw. zu den Düsen 7.

Das Tintendruckwerk 1 weist ferner eine Vielzahl von elektri schen Anschlußpunkten 10 auf, die über Leitungen mit den Wand lerelementen verbunden sind. Durch die Anschlußpunkte 10 erfolgt eine gezielte Ansteuerung des jeweils gewünschten Wandlerelementes. Über Halterungselemente 11 und 12 bzw. Führungselemente 13 und 14 ist das Tintendruckwerk 1 quer zur Vorschubrichtung eines nicht dargestellten Aufzeichnungsträgers verfahrbar. Der Innenraum des Tintenvorratsbehälters 3 steht über einen Lüftungskanal 15 mit der Außenatmosphäre in Ver bindung.

Fig. 2 zeigt in detailierter Darstellung den Lüftungskanal 15, der in einer Nahtstelle 20 zwischen zwei Teilen 21 und 22 eines Tintenvorratsbehälters 23 ausgebildet ist. Die Teile 21 und 22 sind durch gängige Fügeverfahren, beispielsweise durch Ultra schall-Schweißen, miteinander dichtend verbunden. Eine Rippe 24 hält einen vorgegebenen Abstand zwischen einem in dem Innenraum des Tintenbehälters 23 angeordneten, tintenspeichernden Schaum material 25 und einer Innenwand 26. Der Lüftungskanal 15 weist in Längsrichtung Krümmungen 27, 28, 29 und 30 und eine kreis förmige Querschnittsfläche auf, deren Durchmesser 31 deutlich geringer als der Durchmesser (0,3 mm) gängiger Injektions kanülen ist; der Durchmesser 31 beträgt vorzugsweise 0,28 mm. Die Querschnittsfläche des Lüftungskanals 20 beträgt damit ca. 0,06 mm². Durch diese Ausbildung des Lüftungskanals sind das Eindringen von Fremdstoffen in Form von Flüssigkeiten oder Staubpartikeln und das Einführen einer Injektionskanüle zum unautorisierten Befüllen des Tintenvorratsbehälters 23 wirksam vermieden. Eine Einführung einer Injektionskanüle ruft irre parable Schädigungen des Tintenvorratsbehälters hervor, so daß gegebenenfalls die Ursache eines Ausfalls eines er findungsgemäßen Tintendruckwerkes leicht erkannt werden kann.

In den Fig. 3 und 4 sind gleiche Elemente wie in der Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen versehen. Der in der Fig. 3 dargestellte Ausschnitt eines Tintenvorratsbehälters 40 weist eine Füllöffnung 41 auf, durch die bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Tintendruckwerkes die erforderliche Erst befüllung mit einer geeigneten Tinte erfolgt. Nach Beendigung des Füllvorgangs wird in die Füllöffnung 41 ein Einsatzstück 42 unentfernbar eingesetzt, in dem ein Lüftungskanal 43 aus gebildet ist, dessen Querschnittsfläche zumindest in einem Ab schnitt seiner Länge weniger als 0,06 mm² beträgt. Vorzugsweise beträgt die Querschnittsfläche 0,03 mm². Das Einsatzstück 42 und die Füllöffnung 41 sind in ihren Durchmessern derart miteinander abgestimmt, daß ein fester Preßsitz des einge setzten Einsatzstückes 42 gewährleistest ist.

Fig. 4 zeigt ausschnittweise einen Tintenvorratsbehälter 50, der in ähnlicher Weise wie der in der Fig. 2 dargestellte Tintenvorratsbehälter aus Teilen 51 und 52 zusammengesetzt ist, wobei in einer Nahtstelle 53 ein Lüftungskanal 54 ausgebildet ist. Das Teil 52 weist eine Füllöffnung 55 auf, durch die eine Erstbefüllung des Tintenvorratsbehälters 50 mit geeigneter Tinte erfolgt. Nach Beendigung des Füllvorgangs wird die Füll öffnung 55 mit einer Folie 56 dichtend durch Klebung verschlos sen. Die Folie 56 ist derart beschaffen, daß ihre Entfernung nur durch ihre Zerstörung möglich ist. Die Füllöffnung 55 kann auch durch Warmprägen, Ultraschall-Schweißen oder einen Kleb stoff verschlossen werden.

Mit den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen ist ebenfalls ein Verschmutzen bzw. unautorisiertes Wieder- oder Nachfüllen des Tintenvorratsbehälters vermieden, wobei der werkseitige Erstbefüllungsvorgang erheblich erleichtert wird.

Claims

1. Tintendruckwerk (1), das als bauliche Einheit enthält:

- einen Druckkopf (2) zum bedarfsweisen Ausbringen von Tinte,
- einen Tintenvorratsbehälter (3) mit mindestens einem Lüftungskanal (15) zum direkten Druckausgleich zwischen dem Innenraum des Tintenvorratsbehälters (3) und der Außen atmosphäre und
- eine von außen unzugängliche Verbindung (5) zum Zuführen von Tinte aus dem Tintenvorratsbehälter (3) zum Druckkopf (2),

dadurch gekennzeichnet, daß der Lüftungskanal (15) zumindest in einem Abschnitt seiner Länge eine Querschnittsfläche von weniger als 0,1 mm² auf weist.

2. Tintendruckwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüftungskanal (20) in Richtung seiner Längsachse mindestens eine Krümmung (27, 28, 29, 30) aufweist.

3. Verfahren zum einmaligen Befüllen des Tintenvorratsbehälters eines Tintendruckwerkes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tinten vorratsbehälter (40) mit einer Füllöffnung (41) versehen wird, daß sein Innenraum durch die Füllöffnung (41) mit Tinte gefüllt wird und daß nach Beendigung des Füllvorgangs die Querschnitts fläche der Füllöffnung (41) zumindest in einem Abschnitt ihrer Länge auf weniger als 0,1 mm² verkleinert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß zumindest im Bereich der Füllöffnung (41) für den Tintenvorratsbehälter ein warmverformbares Material verwendet wird und daß die Verkleinerung der Füllöffnung durch Warmverformung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Füllöffnung (41) ein Einsatzstück (42) eingesetzt wird und daß in dem Einsatzstück (42) ein Lüftungskanal (43) ausgebildet ist, dessen Querschnittsfläche zumindest in einem Abschnitt seiner Länge weniger als 0,1 mm² beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenvorratsbehälter mit mindestens einem Lüftungskanal (54) versehen wird, der zumindest in einem Abschnitt seiner Länge eine Querschnittsfläche von weniger als 0,1 mm² aufweist und daß die Füllöffnung (55) nach Beendigung des Füllvorgangs vollständig dauerhaft verschlossen wird.