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Diese Erfindung betrifft Patronen
für Schreibgeräte von der
Art, bei der eine Ventileinheit vorgesehen ist, um den Fluß von Schreibflüssigkeit
aus einer Reservoirkammer zu einer Schreibspitze, die verwendet
wird, um die Schreibflüssigkeit
auf eine Oberfläche
aufzubringen, zu steuern. Die Erfindung findet besondere Anwendung
bei Reservoirstiften und wird hierin spezifisch in bezog darauf
beschrieben, aber die Erfindung kann auch mit Vorteil in anderen
Arten von Schreibgeräten
eingesetzt werden.
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GB-A-2146588 offenbart einen Zeichenstift, der
eine austauschbare Tintenpatrone aufweist und bei dem die Tintenzufuhr
kontrollierbar, der ein Gehäuse
und eine darin angeordnete Tintenpatrone umfaßt. Die Tintenpatrone ist mit
einem federbelasteten Ventilmechanismus im Zuführende versehen, der sich öffnen wird,
wenn eine Spitze eine Axialkraft gegen die Vorspannung der Feder
ausübt.
Das Vorderende der Patrone stößt gegen
einen Schulterabschnitt, der im Außengehäuse ausgebildet ist.
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In WO 95/16577 ist eine Ventileinheit
zur Steuerung des Flusses von Schreibflüssigkeit aus einem Reservoir
zu einem Zuführsystem
zur Abgabe an eine Schreibspitze beschrieben, wobei das Ventil von
einem Teil betrieben wird, das durch Umgebungsatmosphärendruck
und durch den Druck im Zuführsystem
stromabwärts
des Ventils beeinflußt wird,
so daß das
Ventil geöffnet
wird, wenn der Druckunterschied ein vorgegebenes Niveau erreicht. Mehrere
Ausführungsformen
von Ventileinheiten, die zum Einbau in ein austauschbares Tintenreservoir oder
eine austauschbare Tintenpatrone geeignet sind, sind beschrieben,
und es ist festgestellt worden, daß sie effektiv arbeiten. Man
ist jedoch auf Schwierigkeiten gestoßen, einen anfänglichen
Tintenfluß zu erreichen,
wenn eine leere Tintenpatrone durch eine volle Patrone ersetzt wird,
insbesondere wenn das Tintenzuführsystem,
das im Schreibgerät
eingebaut ist, in das die Patrone eingesetzt wird, ausgetrocknet ist,
so daß die
Kapillaransaugung innerhalb des Zufühxsystems den Druck im Zuführsystem
nicht verläßlich verringern
kann, um das Ventil zu öffnen.
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Die vorliegende Erfindung geht das
oben erläuterte
Problem an und stellt gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung eine Patrone für ein Schreibgerät zur Verfügung, die
einen Körper
einschließt,
der eine Reservoirkammer und eine mit der Reservoirkammer durch
einen durch ein Ventil gesteuerten Tintenzufihrweg verbundene Transferkammer
umschließt,
wobei die Transferkammer teilweise durch ein Teil begrenzt ist,
das bei Ineingriffbringen der Patrone mit einem Schreibgerät verschiebbar
ist, um das Volumen der Transferkammer für positive Zuführung von
Schreibflüssigkeit
aus der Transferkammer zu verringern.
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Vorzugsweise ist das verschiebbare
Teil so angeordnet, daß es
nach hinten verschoben wird, um das Volumen der Transferkammer zu
verringern.
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Bevorzugter ist das verschiebbare
Teil elastisch verformbar, um das Volumen der Transferkammer zu
verringern.
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In einer Ausführungsform verschließt das verschiebbare
Teil ein vorderes Ende der Transferkammer und eine Verbindung zwischen
der Transferkammer und dem Tintenzuführsystem des Schreibgerätes wird
durch besagtes Teil hindurch aufgebaut. Mit dieser Konstruktion
kann die Verbindung geöffnet und
das Teil verschoben werden, um zu bewirken, daß Schreibflüssigkeit aus der Transferkammer durch
eine Längsbewegung
des Patronenkörpers, die
z. B. bewirkt wird durch einen Schraubeingriff des Körpers mit
dem Schreibgerät,
abgegeben wird.
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Weiter kann eine Patrone vorgesehen
sein, bei der das verschiebbare Teil so angepaßt ist, daß es von einem Durchstoßelement
des Schreibgerätes durchstoßen werden
kann, um die Verbindung zwischen der Transferkammer und dem Tintenzuführsystem
aufzubauen.
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Weiter kann bevorzugt sein, daß der Patronenkörper ein
röhrenförmiges Gehäuseteil
an einem vorderen Ende desselben einschließt und das verschiebbare Teil
in besagtem röhrenförmigen Teil
aufgenommen ist.
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Überdies
wird in einer anderen Ausführungsform
das verschiebbare Teil bei Entnahme der Patrone aus dem Schreibgerät gezwungen,
sich zu bewegen, um das Volumen der Transferkammer zu erhöhen, wobei
das Ventil sich öffnet,
um zu ermöglichen, daß Tinte
aus der Reservoirkammer in die Transferkammer fließt, um den
Saugdruck zu beschränken, der
in der Transferkammer durch die Bewegung des verschiebbaren Teils
erzeugt wird.
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Mit einer Patrone gemäß der Erfindung
wird das Einsetzen der Patrone in das Schreibgerät dazu (ihren, daß eine kleine
Menge Schreibflüssigkeit
aus der Transferkammer in das Zuführsystem gepumpt wird, das
zur Schreibspitze des Schreibgerätes
führt, wodurch
das Flüssigkeitsabgabesystem
vorbereitet wird, so daß eine
anfängliche
Zuführ
von Schreibflüssigkeit
zur Spitze sichergestellt und eine verläßliche anschließende Kontrolle
der Flüssigkeitszufuhr
aus der Reservoirkammer durch die Arbeit der Ventileinheit leicht
erreicht werden kann.
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In den besonderen Ausführungsformen,
die in WO 95/16577 beschrieben sind, schließen die Ventileinheiten Ventilteile
ein, die in deren Ventilkammern in einer Richtung quer zur Achse
der Reservoirkammer eingeführt
werden. Solche Anordnungen neigen dazu, die Herstellung zu komplizieren,
da gegenwärtige
Patronenherstellungsverfahren und -ausrüstung einen axialen Zusammenbau
von Patronenkomponenten begünstigen.
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Im Hinblick auf die Erleichterung
des Zusammenbaus wird weiter eine Patrone bereitgestellt, bei der
die Reservoirkammer eine Achse besitzt, und das Ventil einen Sitz
und ein Ventilteil einschließt,
einschließlich
eines Dichtungsabschnittes, zum Zusammenwirken mit dem Sitz, und
eines Betätigungsabschnittes,
der auf einer Seite dem Druck in der Transferkammer ausgesetzt ist
und auf der anderen Seite Umgebungsatmosphärendruck, wobei der Ventilsitz und
das Ventilteil in im wesentlichen koaxialer Flucht mit der Reservoirkammer
zusammengebaut sind.
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In einer besonders geeigneten Konstruktion ist
der Ventilsitz zylindrisch und durch einen axialen Zapfen definiert,
der einstöckig
mit einem Ventilgehäuseteil
ausgebildet ist. Das Gehäuseteil
ist ein Kunststoffformteil, das am vorderen Ende des Patronengehäuses befestigt
ist, das die Reservoirkammer umschließt. Der Zapfen erstreckt sich
durch die vordere Endwand des Gehäuses und schließt einen
Tintenkanal ein, der das Innere des Reservoirs mit dem Ventilsitz
verbindet. Das Ventilteil schließt ein zylindrisches Dichtungsteil
ein, das sich um den Ventilsitz herum erstreckt und mit diesem normalerweise
in Kontakt steht, und ein ringförmiges
Diaphragma, das eine Luftkammer von der Transferkammer im Ventilgehäuse trennt.
Das Ventilteil schließt
auch eine ringförmige
Lippe zur Abdichtung zwischen dem Äußeren des Zapfens und der Vorderwand
des Patronengehäuses
ein.
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Um ein klareres Verständnis der
Erfindung zu ermöglichen,
wird nunmehr eine besondere Ausführungsform
in größerem Detail
beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
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1 ein
axialer Querschnitt durch eine Tintenpatrone ist, die erfindungsgemäß aufgebaut
ist;
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2A eine
vergrößerte Ansicht
des Teils der Patrone ist, die in 1 eingekreist
ist; und das Ventil in einem verschlossenen Zustand zeigt;
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2B 2A entspricht und das Ventil
in einem offenen Zustand zeigt;
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3 das
vordere Ende der Patrone während
eines Anfangsstadiums der Einführung
der Patrone in ein Schreibgerät
zeigt;
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4 das
vordere Ende der Patrone zeigt, nachdem das Anbringen im Schreibgerät abgeschlossen
ist; und
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5 das
vordere Ende der Patrone während
der Entfernung aus dem Schreibgerät zeigt.
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Die in der Zeichnung dargestellte
Tintenpatrone hat einen zylindrischen Körper, der aus einer Patronenhülse 1 besteht,
die eine großvolumige
Tintenreservoirkammer 2 umschließt, und ein Ventilgehäuseteil 3.
Das hintere Ende der Hülse
ist mit einem Stopfen 4 versehen dargestellt, der ein Luftloch
definiert, um zu ermöglichen,
daß Luft
in die Hülse
eintritt, um das Tintenvolumen zu ersetzen, wenn es aufgebraucht
wird. Wie in der Technik gut bekannt, ist ein Schmierfett-Verfolgerstopfen 5 im
Reservoir vorgesehen, um die Tinte von der Luft zu trennen, wobei dieser
Stopfen entlang des Inneren der Hülse entlanggleitet, wenn sie
von Tinte geleert wird. Die Hülse besitzt
eine flache vordere Endwand 6 mit einem mittigen Loch,
durch das sich eine axiale Nase 7 erstreckt, die integral
angeformt ist an das Ventilgehäuseteil 3.
Das Gehäuseteil
schließt
auch eine nach hinten gerichtete Büchse 9 ein, die sich
um die Nase 7 herum erstreckt und fest mit dem vorderen
Ende der Patronenhülse,
z. B. durch Verschweißen,
verbunden ist, und einen sich nach vorne erstreckenden röhrenförmigen Teil 10,
der außen
mit Schraubgewinde versehen ist zur lösbaren Kopplung mit einem Schreibgerät. Aufgenommen
im röhrenförmigen Teil ist
ein verformbares Dichtungsteil 11, das eine Querwand 17 einschließt, die
so ausgelegt ist, daß sie durchstoßen wird,
um zu ermöglichen,
daß Tinte
aus dem Patroneninneren abgegeben werden kann, wie unten erläutert. Die
Nase 7 weist eine zylindrische Oberfläche 12 auf, die einen
Ventilsitz bildet und von dem Nasenteil, der sich durch die Hülsenvorderwand erstreckt,
durch eine radiale Schulter 13 getrennt ist. Wenigstens
ein Tintenzuführkanal,
definiert durch einen Längsschlitz oder
eine Längsnut 14,
erstreckt sich entlang der Nase von deren hinterem Ende und endet
an der Ventilsitzfläche.
Weitere Längsnuten 15 erstrecken
sich entlang der Ventilsitzfläche
an Umfangspositionen, die mit Abstand von der Nut 14 angeordnet
sind. Die Nuten 15 sind normalerweise von der Nut 14 durch
ein Ventilteil isoliert, das ein zylindrisches Teil 16 aufweist,
daß sich
entlang der Ventilsitzfläche
erstreckt und durch Inkontaktbringen der Fläche dieser Oberfläche zwischen
den Nuten 14, 15 den Fluß von Tinte aus der Nut 14 in
die Nuten 15 verhindert. Das Ventilteil schließt einen
Betätigungsabschnitt
in der Form eines Diaphragmas 18 ein, das einstöckig mit
dem vorderen Ende des zylindrischen Teils 16 verbunden
ist, und eine nach innen gerichtete ringförmige Dichtungslippe 19,
die zwischen der Schulter 13 der Nase 7 und der
Vorderwand 6 der Patronenhülse gehalten wird und dazu
dient, dazwischen abzudichten. Die äußere Umfangskante des Diaphragmas 18 wird
von einer ringförmigen
Schulter gehalten, die im Ventilgehäuseteil definiert ist, und wird
in abdichtendem Stoß mit
dieser Schulter durch eine Reihe von splintähnlichen Vorsprüngen gehalten,
die um das Innere des Ventilgehäuses
herum mit Abstand angeordnet sind. Das Diaphragma 18 trennt eine
Luftkammer 20, die in freier Verbindung mit der Umgebungsatmosphäre durch
eine Luftöffnung (nicht
dargestellt) steht, von einer Tintentransferkammer 21,
die mit den Tintenzuführnuten 15 kommuniziert.
Die Transferkammer 21 schließt das Innere des röhrenförmigen Teils 10 des
Ventilgehäuseteils
hinter dem Dichtungsteil 11 ein.
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Das Schreibgerät, mit dem die Tintenpatrone verwendet
werden soll, schließt
eine Sockel mit einem Ionenschraubgewinde zum Zusammenwirken mit
dem Außenschraubgewinde
des röhrenförmigen Teils 10 und
ein Durchstoßelement 30 (3) ein, das axial innerhalb
des Sockels angeordnet ist und eine Tintenleitung aufweist, die
wenigstens einen Anfangsteil eines Tintenzufiihrsystems innerhalb
des Schreibgerätes
bildet, um Tinte zu einer Schreibspitze zu leiten, wie etwa einer
herkömmlichen
Spitze.
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Die Tintenpatrone ist mit den Reservoir-
und Transferkammern versehen, die mit Tinte gefüllt sind. Wenn die Patrone
in das Schreibgerät
eingeführt wird,
kommt das scharfe Ende des . Durchstoßelementes 30 mit
der Querwand 17 des Dichtungsteils 11 in Eingriff
und durchstößt diese,
wie dargestellt in 3,
wobei dieses Durchstoßen
ohne irgendeine signifikante Verformung des Dichtungsteils 10 erreicht
wird und dazu dient, eine Verbindung zwischen der Transferkammer 21 und
dem Tintenzuführsystem des
Schreibgerätes
aufzubauen. Wenn das vordere Ende der Patrone in den Sockel des
Schreibgerätes eingeschraubt
wird, drückt
eine Ummantelung 32 (4),
die sich um das Durchstoßelement 30 herum erstreckt,
gegen das Dichtungsteil 11 und verschiebt dieses, wodurch
das Volumen der Transferkammer 21 verringert wird. Es tritt
jedoch kein wesentliches Unterdrucksetzers der Tinte in dieser Kammer
ein, wobei die Tinte, die durch die Volumenverringerung verdrängt wird,
frei ist, in das Tintenzuführsystem
des Schreibgerätes überzugehen.
Diese anfängliche
Verdrängung
von Tinte stellt sicher, daß das
Tintenzuführsystem
zum Ansaugen gebracht wird und daß das Schreibgerät sofort
anfangen wird zu schreiben, nachdem die Patrone richtig eingesetzt
worden ist.
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Fortgesetzte Verwendung des Schreibgerätes wird
bewirken, daß der
Druck in der Transferkammer 21 als ein Ergebnis der kapillaren
Ansaugung im Tintenzuführsystem
veningert wird, so daß ein
Druckunterschied über
das Betätigungsdiaphragma 18 des Ventilteils
erzeugt wird. Wenn der Druckunterschied ein bestimmtes Niveau erreicht,
wird bewirkt, daß das Diaphragma
sich in ausreichender Weise nach vorne biegt, um das zylindrischen
Teil 16 von der Ventilsitzoberfläche 12 abzuheben,
wie dargestellt in 2B,
und dadurch eine Verbindung zwischen den Tintenzuführnuten 14, 15 aufzubauen,
so daß Tinte aus
der Reservoirkammer 2 in die Transferkammer 21 übergehen
kann. Man wird verstehen, daß die
Tintenzufuhr gesteuert wird, wobei zugelassen wird, daß Tinte
die Reservoirkammer 2 nur dann verläßt, wenn ein Bedarf nach Tinte
an der Schreibspitze besteht. Wenn die Tinte im Reservoir entleert
ist und die Patrone ersetzt werden soll, bewirkt das Entfernen der Patrone
aus dem Schreibgerät,
daß das
Dichtungsteil 11 in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, wobei
das Volumen der Transferkammer 21 folglich erhöht wird.
Die Druckverringerung, die in der Transferkammer verursacht wird,
führt jedoch
nicht dazu, daß Tinte
durch das Tintenzuführsystem
zurückgesaugt
wird, da die Druckverringerung durch die Ventilöffnung und restliche Tinte,
die in der Reservoirkammer 2 verblieben ist, die durch
das Ventil in die Transferkammer 21 übergeht, beschränkt ist.
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Man wird bemerken, daß alle Komponententeile
der beschriebenen Patrone für
axialen Zusammenbau angeordnet sind. Das Ventilteil wird axial mit
dem Ventilgehäuse 3 vor
dem axialen Zusammenbau des letzteren mit der Patronenhülse 1 zusammengebaut.
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Weiter wird das Dichtungsteil 11 axial
mit dem Ventilgehäuse 3 zusammengebaut
und der Endstopfen 4 wird axial mit der Hülse zusammengebaut. Alle
diese Komponenten sind zur Herstellung als Kunststoffformteile geeignet,
so daß die
Herstellung der Patrone in wirtschaftlicher Weise erreicht werden kann.