DE102007055162A1

DE102007055162A1 - Tintenpatrone, insbesondere für Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE102007055162A1
Application number: DE102007055162A
Authority: DE
Inventors: Daniel Sulser; René Butty
Original assignee: Pelikan Hardcopy Production AG
Current assignee: Pelikan Hardcopy Production AG
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-05-20
Also published as: JP2011502835A; EP2214907A1; CN101868355A; WO2009065814A1; EP2214907B1; US20100253754A1

Abstract

Tintenpatrone (10) mit einem Tintenreservoir, welches in einer ersten Kammer (17) ein Freitintenvolumen (16) und in einer zweiten Kammer (18) ein Kapillarvolumen (15) begrenzt, wobei die beiden Kammern (17, 18) miteinander fluidverbunden sind und wobei der das Kapillarvolumen (15) begrenzenden Kammer (18) ein Tintenauslaß (21) zugeordnet ist. Es ist ein Blasenerzeuger in Form eines in das Freitintenvolumen (16) eingetauchten, mit der äußeren Umgebung verbindbaren Tauchrohres (29) vorgesehen, an dessen distalem Ende wenigstens eine Öffnung (30) zur Einleitung von Luftbläschen ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tintenpatrone, insbesondere für einen Tintenstrahldrucker, mit einem Tintenreservoir, welches in einer ersten Kammer ein Freitintenvolumen und in einer zweiten Kammer ein Kapillarvolumen begrenzt, wobei die beiden Kammern miteinander fluidverbunden sind, und wobei der das Kapillarvolumen begrenzenden Kammer ein Tintenauslaß zugeordnet ist.
Derartige sogenannte Zweikammer-Tintenpatronen sind allgemein bekannt, wobei die eine Kammer vorwiegend mit Flüssigtinte und die andere mit einem ein Kapillarvolumen definierendes Tintenspeicherelement, z. B. aus Schwamm- oder Fasermaterial gefüllt ist. Dabei gilt es, eine kontrollierte Entleerung der beiden Kammern bei Gebrauch der Tintenpatrone z. B. in einem Tintenstrahldrucker zu gewährleisten. Herkömmlich ist die Entnahmemenge aus beiden Kammern etwa gleich. Zu Beginn wird etwa 1/4 der Tintenentnahmemenge aus dem Kapillarvolumen entnommen. Dann erfolgt die Entnahme von etwa 1/2 der Gesamtmenge aus der Tintenkammer bzw. aus der das Freitintenvolumen begrenzenden Kammer. Zu guter Letzt wird ein weiteres 1/4 der Gesamtmenge aus dem Kapillarvolumen entnommen.
In der Regel erfolgt die Belüftung und damit Druckkompensation durch das Kapillarvolumen hindurch. Ist das Kapillarvolumen etwa zur Hälfte entleert, wird durch den gesunkenen Füllstand eine Öffnung zur Belüftung der das Freitintenvolumen begrenzenden Kammer freigegeben. Auf diese Weise kann dann diese Kammer durch das Speicherelement bzw. das Kapillarvolumen hindurch belüftet werden. Nachteilig ist, daß zwei verschiedene Speichermaterialien für das Kapillarvolumen erforderlich sind, und zwar ein erstes Speichermaterial für den oberen Bereich mit großen Poren, welches als erstes entleert wird, und ein zweites Speichermaterial für den unteren Bereich der Patrone nahe dem Tintenauslaß mit kleineren Poren. Nur durch diese Konstellation ist eine Belüftung der beiden Kammern der Tintenpatrone zuverlässig möglich.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß die beiden Kammern fluidverbunden sind, und zwar über einen bodennah angeordneten Durchgang in einer Zwischenwand, durch die die beiden Kammern innerhalb der Tintenpatrone voneinander getrennt sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tintenpatrone zur Verfügung zu stellen, bei der man mit einem einzigen Speichermaterial zur Definition des Kapillarvolumens auskommt, d. h. mit einem Speichermaterial einheitlicher Porengröße. Des weiteren soll der Druckausgleich dadurch erleichtert sein, daß er nicht durch das Kapillarvolumen hindurch gesteuert werden muß.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruches 1 gelöst, wobei vorteilhafte Details und Ausführungsformen in den Unteransprüchen beschrieben sind.
Erfindungsgemäß wird die Freitintenkammer belüftet, wobei zusätzlich eine gesonderte Belüftung des Kapillarvolumens bzw. der das Kapillarvolumen begrenzenden Kammer vorgesehen ist. Die Belüftung der das Freitintenvolumen begrenzenden Kammer erfolgt erfindungsgemäß durch ein von der Deckelwand der Patrone ausgehendes Tauchrohr, welches am eingetauchten distalen Ende eine oder mehrere sehr kleine, vorzugsweise schlitzförmige Öffnungen aufweist. Durch die Größe dieser Öffnungen läßt sich der Entnahmezeitpunkt oder sogenannte „Bubble-Point" der das Freitintenvolumen begrenzenden Kammer steuern.
Eine schlitzförmige Öffnung hat verglichen mit einer lochförmigen Öffnung weiterhin den Vorteil, daß sie gegenüber Schmutzpartikeln viel unempfindlicher und dementsprechend leistungsfähiger bezüglich der Luft-Durchflußmenge ist.
Durch den erfindungsgemäßen Blasenerzeuger in Form eines Tauchrohres wird sichergestellt, daß die Belüftung und demzufolge auch die Entleerung der beiden Kammern durch die Ausgestaltung des Blasenerzeugers und nicht durch das Kapillarvolumen bzw. das das Kapillarvolumen definierende Material gesteuert wird. Das Kapillarvolumen wird durch ein einheitliches Material mit konstanter Porengröße gebildet.
Insofern zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung durch eine einfachere und dementsprechend kostengünstigere sowie hinsichtlich der Entleerung der Tintenpatrone besonders funktionssichere Konstruktion aus.
Bezüglich der Dimensionierung des Blasenerzeugers wird insbesondere auf die Maßnahmen nach den Ansprüchen 4 bis 6 verwiesen.
Des weiteren sei darauf hingewiesen, daß es vorteilhaft ist, wenn das den Blasenerzeuger definierende Tauchrohr bis nahe zur Bodenwand der Tintenpatrone reicht, zumindest bis etwa zur Höhe der Fluidverbindung zwischen den beiden Kammern.
Bei getrennter Belüftung der beiden Kammern sei noch darauf hingewiesen, daß diese jeweils über die Deckelwand der Patrone erfolgt. Vorzugsweise sind die dort ausgebildeten Belüftungsöffnungen ineinander angeordnet, so daß eine innere Öffnung sowie eine diese ringförmig umgebende äußere Öffnung entsteht. Letztere steht über wenigstens einen in der Deckelwand ausgebildeten Luftkanal mit der das Kapillarvolumen begrenzenden Kammer in Verbindung, während die innere zentrale Öffnung über einen weiteren in der Deckelwand ausgebildeten Luftkanal mit dem Blasenerzeuger bzw. dem diesen definierenden Tauchrohr in Verbindung steht.
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenpatrone anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Tintenpatrone in perspektivischer Ansicht von schräg oben, wobei zur Darstellung des erfindungsgemäßen Blasenerzeugers die vordere Seitenwand einen Ausschnitt enthält;
2 eine Darstellung entsprechend 1, nur von schräg unten;
3 den Ausschnitt III in 2 in vergrößertem Maßstab;
4 die Tintenpatrone gemäß 1 bzw. 2 vor Gebrauch in perspektivischer Darstellung; und
5 die Tintenpatrone gemäß 4 im Längsschnitt.
Die in den 1, 2 bzw. 4, 5 dargestellte Tintenpatrone ist mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet. Sie umfaßt vier Seitenwände, und zwar zwei gegenüberliegende Flachseitenwände 11 und zwei gegenüberliegende Stirnseitenwände 12, sowie eine Deckelwand 13 und Bodenwand 14. Innerhalb der Patrone 10 sind zwei Kammern ausgebildet, nämlich eine erste Kammer 17, welche ein sogenanntes Freitintenvolumen 16 begrenzt, und eine zweite Kammer 18, welche ein sogenanntes Kapillarvolumen 15 begrenzt. Dieses Kapillarvolumen 15 wird durch ein Tinten-Speicherelement in Form eines offenporigen Schwamms oder Fasermaterials definiert. Diesem Speicherelement bzw. dem Kapillarvolumen 15 ist bodenseitig ein Tintenauslaß 21 zugeordnet. Die beiden Kammern werden innerhalb der Patrone durch eine Trennwand 19 voneinander getrennt. Bodenseitig weist die Trennwand 19 einen Fluiddurchgang 20 zwischen den beiden Kammern 17 und 18 auf. Die Deckelwand 13 ist als gesondertes Bauteil ausgebildet und umfaßt zwei Belüftungsöffnungen 23, 24, die ineinander angeordnet sind. Eine innere Belüftungsöffnung 23 wird ringförmig von einer äußeren Belüftungsöffnung 24 umgeben. Die innere Belüftungsöffnung steht über einen in der Deckelwand 13 ausgebildeten Luftkanal 25 mit der ersten Kammer 17, die das Freitintenvolumen 16 begrenzt, in Fluidverbindung, während die äußere Belüftungsöffnung 24 über einen gesonderten, ebenfalls in der Deckelwand 13 ausgebildeten Luftkanal 26 mit der zweiten Kammer 18, die das Kapillarvolumen 15 begrenzt, in Verbindung steht. Dieser Kanal mündet über eine Öffnung 27 an der Unterseite der Deckelwand 13 in die zweite Kammer 18.
Auch der erste Luftkanal 25 mündet über eine Öffnung 28 an der Unterseite der Deckelwand 13 in die erste Kammer 17, und zwar nicht unmittelbar, sondern über ein als Blasenerzeuger ausgebildetes Tauchrohr 29. Dieses erstreckt sich also von der Unterseite der Deckelwand 13 nach unten in die das Freitintenvolumen 16 begrenzende erste Kammer 17 hinein. Am distalen Ende des Tauchrohres 29 ist wenigstens eine Öffnung 30 zur Einleitung von Luftbläschen in die Freitinte ausgebildet. Konkret umfaßt diese Öffnung bei der dargestellten Ausführungsform zwei relativ zur Rohrlängsachse diametral zueinander angeordnete Schlitzöffnungen, von denen in den 2 und 3 jeweils nur eine zu sehen ist. Die Größe dieser Schlitzöffnungen 30 am distalen Ende des Tauchrohres 29 ist jeweils so bemessen, daß beim Gebrauch der Tintenpatrone die Tinte erst, nachdem etwa 1/4 des Kapillarvolumens verbraucht wurde, durch diese Öffnung 30 hindurch Luft unter Ausbildung feiner Bläschen in das Freitintenvolumen hinein ansaugt. Der so ausgebildete Blasenerzeuger definiert einen Kapillardruck, der vorzugsweise geringer ist als der Kapillardruck am Tintenauslaß 21, aber größer als der Kapillardruck im Kapillarvolumen 15. An dieser Stelle sei auch noch darauf hingewiesen, daß der Kapillardruck am Tintenauslaß durch einen innerhalb des Tintenauslasses angeordneten Docht aus Schaum oder faserigem Material definiert ist. Dieser Docht weist eine höhere Dichte und damit kleinere Porengröße auf als das Speichermaterial, welches das Kapillarvolumen 15 definiert.
Konkret werden die schlitzförmigen Öffnungen 30 am distalen Ende des Tauchrohres 29 so eingestellt, daß der Kapillardruck des Blasenerzeugers bis maximal etwa 150%, insbesondere zwischen etwa 50% und 150% größer ist als der Kapillardruck bei gefülltem Kapillarvolumen 15.
Den beiden Belüftungsöffnungen 23, 24 einerseits und dem Tintenauslaß 21 andererseits ist noch eine gemeinsame Remove-Folie 22 zugeordnet. Vor dem Gebrauch der Patrone 10 wird diese Remove-Folie abgezogen. Aufgrund der vorbeschriebenen Ausbildung der beiden Belüftungsöffnungen 23, 24 ist dabei stets sichergestellt, daß zuerst die das Kapillarvolumen begrenzende Kammer 18, und erst dann die das Freitintenvolumen begrenzende Kammer 17 belüftet werden. Auf diese Art und Weise wird verhindert, daß beim Druckausgleich unbeabsichtigt Tinte aus der mit der ersten Kammer 17 verbundenen Belüftungsöffnung 23 herausspritzt.
Die beiden vorgenannten Luftkanäle 25, 26 sind an der Oberseite der Deckelwand 13 ausgebildet, insbesondere eingefräst. Sie werden durch eine Deckfolie 31 verschlossen.
An der der Stirnseitenwand 12, über die sich die Remove-Folie 22 erstreckt, gegenüberliegenden Seitenwand sind noch Maßnahmen zur Fixierung der Tintenpatrone 10 innerhalb einer Aufnahme des Tintenstrahldruckers ausgebildet. Dabei handelt es sich um per se bekannte Maßnahmen, die hier nicht näher beschrieben werden müssen.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

10: Tintenpatrone
11: Flachseitenwand
12: Stirnseitenwand
13: Deckelwand
14: Bodenwand
15: Kapillarvolumen
16: Freitintenvolumen
17: erste Kammer
18: zweite Kammer
19: Trennwand
20: Fluiddurchgang
21: Tintenauslaß
22: Remove-Folie
23: Belüftungsöffnung
24: Belüftungsöffnung
25: Luftkanal
26: Luftkanal
27: Öffnung
28: Öffnung
29: Tauchrohr
30: (Luftblasen-)Öffnung
31: Deckfolie

Claims

Tintenpatrone, insbesondere für einen Tintenstrahldrucker, mit einem Tintenreservoir, welches in einer ersten Kammer (17) ein Freitintenvolumen (16) und in einer zweiten Kammer (18) ein Kapillarvolumen (15) begrenzt, wobei die beiden Kammern (17, 18) miteinander fluidverbunden sind, und wobei der das Kapillarvolumen (15) begrenzenden Kammer (18) ein Tintenauslaß (21) zugeordnet ist, gekennzeichnet durch einen Blasenerzeuger in Form eines in das Freitintenvolumen (16) eingetauchten, mit der äußeren Umgebung verbindbaren Tauchrohres (29), an dessen distalem Ende wenigstens eine Öffnung (30) zur Einleitung von Luftbläschen ausgebildet ist.
Tintenpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (30) am distalen Ende des Tauchrohres (29) eine Schlitzöffnung ist.
Tintenpatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am distalen Ende des Tauchrohres (29) wenigstens zwei, relativ zur Rohrlängsachse diametral zueinander angeordnete Schlitzöffnungen (30) ausgebildet sind.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der wenigstens einen Öffnung (30) am distalen Ende des Tauchrohres (29) so bemessen ist, daß beim Gebrauch der Tintenpatrone (10) die Tinte erst, nachdem etwa 1/4 des Kapillarvolumens verbraucht worden ist, durch diese Öffnung (30) hindurch Luft unter Ausbildung feiner Bläschen in das Freitintenvolumen ansaugt.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der der Blasenerzeuger (Tauchrohr 29) einen Kapillardruck definiert, der geringer ist als der Kapillardruck am Tintenauslaß (21), aber größer als der Kapillardruck im Kapillarvolumen (15).
Tintenpatrone nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapillardruck des Blasenerzeugers (Tauchrohr 29) bis maximal etwa 150%, insbesondere zwischen etwa 50% und 150% größer ist als der Kapillardruck bei gefülltem Kapillarvolumen (15).