EP0243922A1

EP0243922A1 - Tintenpatrone mit Belüftungskörper

Info

Publication number: EP0243922A1
Application number: EP87106096A
Authority: EP
Inventors: Theodor Hölscher
Original assignee: WL Gore and Associates GmbH
Current assignee: WL Gore and Associates GmbH
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1987-11-04
Also published as: DE3703349A1

Abstract

Eine Tintenpatrone, wie sie üblicherweise für Füllfederhalter verwendet wird, besitzt eine Belüftungseinrichtung 2 in Form eines zylindrischen Hohlkörpers (6) mit zwei Stirnseitigen Membranen (7,8). Der Hohlkörper ist in die dem Tintenauslaß der Patrone gegenüberliegende Öffnung eingesetzt und enthält Wasser (9). Die Membranen an den Stirnseiten des Hohlkörpers sind luftdurchlässig, jedoch flüssigkeitsundurchlässig. Enleert sich beim Schreiben die Tintenpatrone nach und nach, so wird etwas Luft in die Patrone nachgeführt, um ein Austrocknen des Füllfederhalters zu verhindern. Ein Auslaufen der Patrone durch zu starke Belüftung wird durch das Wasser in dem Belüftungs-Hohlkörper verhindert. Erst wenn in der Tintenpatrone ein bestimmter Unterdruck herrscht, gelangen durch das Wasserreservoir in dem Belüftungs-Hohlkörper einigen Luftbläschen in das Tintenreservoir.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tintenpatrone, mit einem Tinte aufnehmenden Reservoir-Gehäuse, das einen Tintenauslaß und eine Belüftungseinrichtung besitzt.
Bekanntlich ist bei solchen Tintenpatronen der Tintenauslaß las leicht aufstoßbare Schwachstelle, als Kugelventil oder dergleichen ausgebildet. Bei Tuschefüllern zum Zeichnen ist das Tintenauslaßende vollständig offen. Bei Tintenpatronen für Tintenstrahlschreiben, wie sie zum Beispiel in Druckern eingesetzt werden, steht der Tintenauslaßt mit einer Tintenleitung in Verbindung, die zu einem Strahlkopf führt, aus dem tröpfchenweise Tinte ausgestoßen wird.
Bei den oben angesprochenen Tintenpatronen, insbesondere bei Tintenpatronen für Füllfederhalter sowie auch bei Füllfederhaltern mit fest eingebautem Tintentank, entleert sich die Patrone beim Schreiben allmählich. Da die Wände der Patronen im allgemeinen starr ausgebildet sind, muß eine Belüftungseinrichtung vorhanden sein, wenn man vermeiden will, daß das durch eine gewissen Menge ausgetretener Tinte entstandene Vakuum ein weiteres Austreten von Tinte aus dem Auslaßende verhindert. Ein einfacher Lüftungskanal in der Tintenpatrone ist jedoch problematisch, da es unter bestimmten 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 Membrane 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 Umständen, zum Beispiel bei erhöhter Temperatur, bei bestimmter 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 Tintenpatrone 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 Belüftungseinrichtung ein mit einer Flüssigkeit gefüllter Hohlkörper ist, der zwei von jeweils einer luftdurchlässigen und flüssigkeitsundurchlässigen Membrane verschlossene Belüftungsöffnungen 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 Flüssigkeit in dem Hohlkörper hindurch etwas Luft in das Reservoir-Gehäuse geleitet.
Die Erfindung ist nicht etwa beschränkt auf Tintenpatronen für Füllfederhalter, obschon Füllfederhalter das bevorzugte 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 konische 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 bildet gleichsam eine hintere Verlängerung der Patrone. Wenn man das Reservoir-Gehäuse für die Tinte etwas verkürzt, läßt sich die erfindungsgemäße Tintenpatrone für Füllfederhalter in den üblichen Tintenpatronen-Abmessungen herstellen.
Der Belüftungs-Hohlkörper kann grundsätzlich an das dem Tintenauslaß abgewandte Ende des Reservoir-Gehäuses angesetzt sein. Vorzugsweise ist der Belüftungs-Hohlkörper jedoch in das Ende eingesetzt. Zum Befestigen des Belüf- _:tungs-Hohlkörpers an dem Reservoir-Gehäuse ist vorzugsweise eine Verschweißung vorgesehen, wenngleich ein bloßes Festklemmen 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 erfindungsgemäß das Volumen dieser Flüssigkeit an die zu erwartende mittlere Lebensdauer der Tintenpatrone angepaßt. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, die Länge des Belüftungs-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 Polytetrafluoräthylen (PTFE) als Material für die Membranen des Belüftungs-Hohlkörpers. Um eine stabile Tintenpatrone zu erhalten, sitzen die Membranen vorzugsweise auf gelochten Trägerplättchen aus Kunststoff.
Die Erfindung schafft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer Tintenpatrone der oben beschriebenen Art. Das Verfahren sieht vor:

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

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

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Tintenpatrone mit einem mit Wasser gefüllten Belüftungs-Hohlkörper, und
Fig. 2 eine vergrößerte Detailansicht des Übergangsbereichs 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 flüssigkeitsgefüllter Belüftungs-Hohlkörper ausgebildet ist.
Die Patrone P besitzt ein aus Kunststoff bestehendes, konisches Reservoir-Gehäuse 1, in dessen vorderer Stirnwand 2 ein Auslaßventil 3 sitzt. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Kugelventil handeln. Das Reservoir-Gehäuse 1 ist mit Tinte 4 gefüllt. Wenn der Tintenauslaß 3 nach untenweist, 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-Hohlkörper Z eingesteckt. Der Körper Z ist mit dem Reservoir-Gehäuse 1 verschweißt.
Der als Belüftungseinrichtung dienende Körper besteht ebenfalls aus Kunststoff. Ein zylindrischer Hohlkörper 6 ist an seinen beiden Enden mit luftdurchlässigen, jedoch flüssigkeitsundurchlässigen Membranen 7 bzw. 8 verschlossen. Innerhalb des Belüftungs-Hohlkörpers befindet sich hauptsächlich Wasser. In der senkrechten Lage der Tintenpatrone bildet sich oberhalb des Wasserspiegels eine mit Luft gefüllte Kammer 11 aus.
Bei den Membranen 7 und 8 handelt es sich um PTFE-Membranen aus diaxial gerecktem PFTE, wie sie in der älteren Anmeldung P 36 14 369.3 beschrieben sind.
Die Gesamtlänge H des Hohlkörpers 6 verhält sich zu der Gesamtlänge H 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. Zwischen 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 vergrößtert dargestellt. Ein aus einem gelochten Kunststoffplättchen gebildeter Träger 8b trägt auf seiner Außenseite eine aus diaxial gerecktem PTFE bestehende Membrane 8a. Die Teile 8a und 8b 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 Verschließen des anderen Endes des Hohlkörpers 6 mit einer weiteren Membrane 7 (oder 8) wird dieser Belüftungs-Hohlkörper 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 nachströmen, weil die eine Seite der Membran 8 von dem Wasservolumen 9 verschlossen ist. Erst wenn der Druck im Raum 5 unter 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 Füllfederhalter nicht klecksen kann.

Claims

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

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 Kunststoff 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) eingesteckt 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-Hohlkörper (6) mit dem Rservoir-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 (Hp) 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 Membran (7, 8; a) einer Porengröße von 0,02-5 µm, vorzugsweise von 0,02-0,2 um, entspricht.

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