DE202009001744U1 - ink cartridge - Google Patents

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Abstract

Tintenkartusche (1) mit mindestens einer Tintenkammer (2), die im unteren Bereich eine Tintenauslassöffnung (3) aufweist, die bis zu einem Füllpegel (6) mit Tinte befüllbar ist und über eine Verbindungsöffnung (10) mit einer Lufteinlasskammer (9) verbunden ist, die eine Lufteinlassöffnung (7) aufweist und in der ein mit Flüssigkeit getränktes Kapillarelement (11) angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, dass sich die Verbindungsöffnung (10) im oberen Bereich der Tintenkammer (2) oberhalb des Füllpegels (6) befindet.An ink cartridge (1) having at least one ink chamber (2) which has an ink outlet opening (3) in the lower area, which can be filled with ink up to a filling level (6) and is connected to an air inlet chamber (9) via a connection opening (10) , which has an air inlet opening (7) and in which a liquid-soaked capillary element (11) is arranged, characterized in that the connection opening (10) in the upper area of the ink chamber (2) is above the filling level (6).

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tintenkartusche mit mindestens einer Tintenkammer, die im unteren Bereich eine Tintenauslassöffnung aufweist, die bis zu einem Füllpegel mit Tinte befüllbar ist und über eine Verbindungsöffnung mit einer Lufteinlasskammer verbunden ist, die eine Lufteinlassöffnung aufweist und in der ein mit Flüssigkeit getränktes Kapillarelement angeordnet ist.The The present invention relates to an ink cartridge having at least an ink chamber having at the bottom an ink outlet port which can be filled with ink to a filling level is and has a connection opening with a Air inlet chamber is connected to an air inlet opening and in which a liquid-soaked Capillary element is arranged.

Im Stand der Technik sind Tintenstrahl-Drucker in einer Vielzahl von unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Zur Versorgung mit Tinte werden in der Regel austauschbare Einweg-Tintenbehälter, sogenannte Tintenkartuschen verwendet.in the Prior art ink jet printers are available in a variety of different embodiments known. To the supply with ink are usually exchangeable disposable ink containers, so-called ink cartridges used.

Eine Tintenkartusche weist mindestens eine Tintenkammer auf, also einen mit Tinte gefüllten Vorratstank (Tintentank). Gegebenenfalls kann eine Tintenkartusche auch mehrere gleichartig aufgebaute Tintenkammern umfassen, die mit verschiedenfarbigen Tinten gefüllt sein können. Jeder Tintenkammer hat eine Tintenauslassöffnung zur lösbaren Verbindung mit einem Tintenversorgungsanschluss eines Druckers. Dadurch wird dem Drucker im Betrieb Tinte zugeführt. Wenn die in der Tintenkammer enthaltene Tinte aufgebraucht worden ist, kann die leere Tintenkartusche einfach aus der Aufnahme entnommen werden und durch eine volle Tintenkartusche ersetzt werden. Die leeren Tintenkartuschen werden entweder entsorgt oder zur erneuten Verwendung wieder mit Tinte befüllt.A Ink cartridge has at least one ink chamber, so one Ink tank filled with ink (ink tank). Possibly For example, an ink cartridge may also have a plurality of similarly constructed ink chambers include, which may be filled with different colored inks can. Each ink chamber has an ink outlet port for detachable connection to an ink supply port a printer. This will supply ink to the printer during operation. When the ink contained in the ink chamber has been used up is, the empty ink cartridge can be easily removed from the recording and replaced with a full ink cartridge. The empty one Ink cartridges are either disposed of or re-used refilled with ink.

Damit die Tinte aus der Tintenkartusche unter dem Einfluß der Schwerkraft nicht unkontrolliert in den Druckkopf läuft, erfordern Tintenstrahldrucker in der Regel ein bestimmtes Unterdruckniveau am Tintenauslass, d. h. in der Tintenkartusche soll jederzeit ein leichter Unterdruck herrschen, der die Tinte zurückhält und gegen den der Drucker die Tinte aus dem Tintenauslass abziehen kann. Der Unterdruck soll im Betrieb möglichst konstant bleiben, d. h. unabhängig vom jeweiligen aktuellen Tintenfüllstand sein. Das kann dadurch erreicht werden, dass in dem Maße, wie Tinte entnommen wird, durch einen Lufteinlass von aussen Luft in die Tintenkammer nachströmen kann.In order to the ink from the ink cartridge under the influence of Gravity does not run unchecked into the printhead, Inkjet printers typically require a certain level of vacuum at the ink outlet, d. H. in the ink cartridge should be at any time slight negative pressure, which holds the ink back and against which the printer will pull the ink out of the ink outlet can. The negative pressure should be as constant as possible during operation stay, d. H. regardless of the current ink level be. This can be achieved by the extent that as ink is removed, through an air inlet from outside air can flow into the ink chamber.

Zur Aufrechterhaltung des Unterdruckniveaus in der Tintenkammer ist es aus dem Stand der Technik bekannt, im Lufteinlass ein Differenzdruckventil anzuordnen, welches bei der Entnahme von Tinte die Umgebungsluft geregelt einströmen lässt. In der US 5,682,189 ist eine Tintenkartusche gemäß dem eingangs genannten Oberbegriff beschrieben, bei der das Differenzdruckventil durch eine Lufteinlasskammer realisiert ist, die mit einem Kapillarkörper gefüllt ist, beispielsweise einem Kapillarelement wie einem porösen Schaumstoff- oder Faserkörper. Über eine Lufteinlassöffnung ist diese Lufteinlasskammer mit der umgebenden Atmosphäre verbunden; durch eine Verbindungsöffnung ist sie an die Tintenkammer angeschlossen. Die Verbindungsöffnung befindet sich im unteren Bereich der Tintenkammer, also in jedem Fall unterhalb des Füllpegels, bis zu dem der Tintenkammer maximal mit frei fließender Tinte gefüllt ist. Durch die Verbindungsöffnung gelangt Tinte in die Lufteinlasskammer und der Kapillarkörper wird durch Kapillarkraft bis zur Sättigung mit Tinte getränkt. Wird im Betrieb Tinte entnommen, baut sich in der Tintenkammer ein Unterdruck auf, so daß Luft von aussen durch die Lufteinlasskammer in den tintengetränkten Kapillarkörper angesaugt wird. Bis die Luft durch den Kapillarkörper hindurch in die Tintenkammer eintreten kann, muß erstens der hydrostatische Druck aufgrund der Flüssigkeitssäule zwischen Füllpegel und Verbindungsöffnung überwunden werden und zweitens der Kapillardruck, der zur Blasenbildung in dem flüssigkeitsgetränkten Kapillarkörper aufgewendet werden muß. Auf diese Weise wird in der Tintenkammer bei der Entnahme von Tinte ein erforderlicher Betriebsunterdruck aufrecht erhalten.To maintain the vacuum level in the ink chamber, it is known from the prior art, to arrange in the air inlet, a differential pressure valve, which flows in the removal of ink controlled ambient air. In the US 5,682,189 an ink cartridge according to the preamble mentioned above is described in which the differential pressure valve is realized by an air inlet chamber which is filled with a capillary, for example a capillary element such as a porous foam or fiber body. Via an air inlet opening, this air inlet chamber is connected to the surrounding atmosphere; through a connection opening it is connected to the ink chamber. The connection opening is located in the lower region of the ink chamber, ie in any case below the filling level, to which the ink chamber is filled to the maximum with free-flowing ink. Ink enters the air inlet chamber through the communication port and the capillary body is impregnated by capillary action to saturation with ink. If ink is removed during operation, a negative pressure builds up in the ink chamber, so that air is sucked from the outside through the air inlet chamber into the ink-saturated capillary body. Until the air can enter the ink chamber through the capillary body, first, the hydrostatic pressure due to the liquid column between fill level and connection port must be overcome, and second, the capillary pressure that must be expended to form bubbles in the liquid-saturated capillary body. In this way, a required operating vacuum is maintained in the ink chamber when taking out ink.

Ein ähnliches Lufteinlass-Unterdrucksystem ist in der DE 43 28 001 C2 beschrieben, bei dem das Kapillarelement in der Lufteinlasskammer durch ein Faserbündel gebildet wird.A similar air intake vacuum system is in the DE 43 28 001 C2 described, in which the capillary element is formed in the air inlet chamber by a fiber bundle.

Die bekannten Kapillarkörper-Lufteinlässe haben den prinzipiellen Nachteil, dass sich der Beriebsunterdruck in Abhängigkeit von der Tintenmenge im Tintenbehälter ändert, da die an der unten liegenden Verbindungsöffnung anstehende Flüssigkeitssäule kleiner wird, wenn der Tintenpegel sinkt. Außerdem wird der im mit Tinte getränkten Kapillarkörper aufgebaute Kapillardruck durch die physikalischen Eigenschaften der Tinte beeinflusst, so daß beispielsweise eine an einen bestimmten Tintenstrahldrucker optimal angepasste Tinte zu einem ungeeigneten Unterdruckniveau führen kann.The known capillary body air inlets have the principal disadvantage that the Beriebsunterdruck depending on changes from the amount of ink in the ink tank, because the pending at the lower connection opening Liquid column becomes smaller when the ink level sinks. In addition, the ink-soaked Capillary body built capillary pressure through the physical Characteristics of the ink affects, so that, for example one optimally adapted to a particular inkjet printer Ink may lead to an inappropriate vacuum level.

Angesichts der vorangehend erläuterten Probleme im Stand der Technik liegt der Erfindung die Motivation zugrunde, eine Tintenkartusche der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche eine verbesserte Einhaltung eines vorbestimmten Unterdruckniveaus in der Tintenkammer ermöglicht.in view of the problems of the prior art explained above The invention is based on the motivation, an ink cartridge to provide the type mentioned, which improved compliance with a predetermined level of vacuum allowed in the ink chamber.

Zur Lösung der vorgenannten Problematik wird erfindungsgemäß ausgehend von einer Tintenkartusche der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass sich die Verbindungsöffnung im oberen Bereich der Tintenkammer oberhalb des Füllpegels befindet.to Solution of the aforementioned problem is inventively starting proposed by an ink cartridge of the type mentioned, that the connection opening at the top of the Ink chamber is located above the fill level.

Bei der Erfindung wird die Umgebungsluft in die Lufteinlasskammer und durch das darin angeordnete, mit Flüssigkeit getränkte Kapillarelement in die Tintenkammer gesaugt. Die erfindungsgemäße Besonderheit, dass die Verbindungsöffnung immer oberhalb des Tintenspiegels in der Tintenkammer, d. h. des jeweils aktuellen Tinten-Füllstands liegt, sorgt dafür, dass im Betrieb keine Tinte an der Verbindungsöffnung ansteht. Dadurch wird zum einen erreicht, dass die in die Tintenkammer einströmende Luft nicht die vom Tinten-Füllstand abhängige Flüssigkeitssäule überwinden muß – wie im Stand der Technik mit dem unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche der freien Tinte liegenden Lufteinlass – sondern ein gleichbleibendes Unterdruckniveau eingehalten wird, welches lediglich durch die physikalischen Eigenschaften des Kapillarelements und der darin gehaltenen Flüssigkeit bestimmt wird. Zum anderen wird im normalen Betrieb keine Tinte durch die Verbindungsöffnung in die Lufteinlasskammer eintreten. Dadurch ist es prinzipiell möglich, das Kapillarelement mit einer anderen Flüssigkeit zur Blasenbildung als der in der Tintenkammer eingefüllten Tinte zu sättigen. Durch Verwendung einer Blasenbildungs-Flüssigkeit, die von der Tinte unterschiedliche physikalische Eigenschaften hat, kann der zum Passieren des Kapillarelements erforderlich Druck und damit das Unterdruckniveau in der Tintenkammer unabhängig von der verwendeten Tinte vorgegeben werden.In the invention, the ambient air in the air inlet chamber and sucked by the therein, liquid-saturated capillary element in the ink chamber. The special feature according to the invention that the connection opening always lies above the ink level in the ink chamber, ie the respective current ink level, ensures that no ink is present at the connection opening during operation. This ensures, on the one hand, that the air flowing into the ink chamber does not have to overcome the liquid level dependent on the ink level, as in the prior art with the air inlet below the liquid surface of the free ink - but a constant level of vacuum is maintained, which only by the physical properties of the capillary element and the liquid held therein is determined. On the other hand, in normal operation, no ink will enter the air inlet chamber through the communication port. As a result, it is possible in principle to saturate the capillary element with a different liquid for blistering than the ink filled in the ink chamber. By using a bubbling liquid having different physical properties from the ink, the pressure required to pass the capillary element, and thus the level of vacuum in the ink chamber, can be dictated regardless of the ink used.

Eine alternative Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Kapillarelement mit einer von der Tinte unterschiedlichen Blasenbildungs-Flüssigkeit getränkt ist. Das Unterdruckniveau wird im wesentlichen bestimmt durch die physikalischen Eigenschaften des Kapillarelements – beispielsweise Abmessungen und Porengröße – sowie die Eigenschaften der Blasenbildungs-Flüssigkeit – beispielsweise Dichte, Oberflächenspannung und Viskosität. Die Anforderungen an die physikalischen Spezifikationen der Tinte werden systembedingt durch den Tintenstrahldrucker vorgegeben. Während im Stand der Technik eine diesbezügliche Anpassung der Tinte zwangsläufig zu einer Änderung des Unterdruckniveaus im Kapillarelement und damit in der Tintenkammer führt, kann erfindungsgemäß vollkommen unabhängig von der eingesetzten Tinte eine Blasenbildungsflüssigkeit mit definierten Eigenschaften verwendet werden. Außerdem kann eine Anpassung des Unterdrucks mit demselben Kapillarkörper einfach durch Einsatz einer Blasenbildungsflüssigkeit mit abweichenden physikalischen Eigenschaften realisiert werden.A alternative embodiment of the invention provides that the Capillary element soaked with a different blistering liquid from the ink is. The vacuum level is essentially determined by the physical properties of the capillary element - for example Dimensions and pore size - as well as the Properties of the bubble-forming liquid - for example density, Surface tension and viscosity. The requirements to the physical specifications of the ink are systemic specified by the inkjet printer. While in the state the technology inevitably requires an adjustment of the ink to a change in the vacuum level in the capillary element and thus leads in the ink chamber, according to the invention completely independent from the ink used, a bubbling liquid to be used with defined properties. Furthermore can adapt the negative pressure with the same capillary body simply by using a bubbling liquid with Deviating physical properties can be realized.

Die beiden vorgenannten Ausführungen der Erfindung können besonders vorteilhaft miteinander kombiniert werden, also bei Lufteinlasskammer die Verbindungsöffnung zur Tintenkammer oberhalb des Tintenstands anzuordnen und das Kapillarelement mit einer Blasenbildungsflüssigkeit zu tränken.The both aforementioned embodiments of the invention can be particularly advantageous combined with each other, ie at air inlet chamber the connection opening to the ink chamber above the ink level to arrange and the capillary element with a bubble forming liquid to soak.

Vorzugsweise wird eine Blasenbildungs-Flüssigkeit eingesetzt, die einen niedrigeren Dampfdruck als die Tinte bzw. als Wasser hat. Üblicherweise sind Tinten für Drucker im Bürobereich wasserbasiert, d. h. bestehen größtenteils aus Wasser mit zugesetzten Farbstoffen und Lösungsmitteln. Hat die Blasenbildungsflüssigkeit einen niedrigeren Dampfdruck als die Tinte, wirkt die Lufteinlasskammer wie ein im wesentlichen dampfdichter Verschluß für die Tintenkammer. Dadurch wird die Verdampfungsrate der Tinte verringert und damit eine Veränderung der Tinteneigenschaften vermieden. Die Blasenbildungsflüssigkeit selbst wird ebenfalls nicht durch die Lufteinlassöffnung nach aussen verdampfen, dadurch bleibt die Funktion der Komponenten, die den Unterdruck bestimmen, stabil.Preferably is a bubble-forming liquid used, the one has lower vapor pressure than the ink or water. Usually are water-based inks for office printers, d. H. consist mostly of water with added Dyes and solvents. Has the blistering liquid a lower vapor pressure than the ink, the air inlet chamber acts like a substantially vapor-tight closure for the ink chamber. This reduces the evaporation rate of the ink and thus avoided a change in the ink properties. The bubbling liquid itself is also not through vaporize the air inlet opening to the outside, thereby remains the function of the components that determine the negative pressure, stable.

Als Blasenbildungsflüssigkeit kann bevorzugt ein Flüssigkeit aus der Gruppe der Polydimethysiloxane (PDMS) eingesetzt werden. Diese zeichnen sich durch einen niedrigen Dampfdruck und eine relativ große Bandbreite der Viskosität aus. Ausserdem weisen sie eine gute Umweltverträglichkeit auf.When Blistering liquid may preferably be a liquid from the group of polydimethylsiloxanes (PDMS) can be used. These are characterized by a low vapor pressure and a relative wide range of viscosity. In addition, show they have a good environmental impact.

Der Kapillarkörper kann beispielsweise aus Schaumstoff oder einem Faserkörper aus zusammengepressten Fasern bestehen. Die Verwendung anderer poröser Materialien ist ebenfalls denkbar.Of the Capillary body, for example, foam or consist of a fiber body of compressed fibers. The use of other porous materials is also conceivable.

Es ist weiterhin vorteilhaft, dass in der Verbindungsöffnung eine Gas-Flüssigkeits-Trennmembran angeordnet ist. Als derartige semipermeable Trennmembran kann beispielsweise ein mikroporöser, hydrophober Film verwendet werden, der beispielsweise unter dem Handelsnamen „Goretex®" kommerziell erhältlich ist. Die Trennmembran wirkt als Flüssigkeitssperre in beide Richtungen, so dass, auch wenn die Tintenkartusche bewegt oder gekippt wird, keine Flüssigkeit durch die Verbindungsöffnung fließt, also keine Tinte in die Lufteinlasskammer als auch keine Blasenbildungsflüssigkeit in die Tintenkammer gelangt. Das ermöglicht eine vereinfachte Fertigung, indem Tintenkartuschen mit getränktem Kapillarelement vorgefertigt und zu einem späteren Zeitpunkt mit Tinte befüllt werden. Ausserdem wird die Betriebssicherheit erhöht.It is furthermore advantageous that a gas-liquid separation membrane is arranged in the connection opening. As such semipermeable separation membrane such as a micro-porous, hydrophobic film may be used which is commercially available for example under the tradename "Goretex ®". The separation membrane acts as a fluid barrier in both directions so that, even when the ink cartridge is moved or tilted, no liquid flows through the connection opening, so that no ink enters the air inlet chamber and no bubbling liquid enters the ink chamber, which simplifies manufacture by pre-fabricating ink cartridges with a saturated capillary element and filling them with ink at a later date.

Zur praktischen Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Lufteinlasskammer und der Kapillarkörper zylindrisch geformt sind. Zylindrische Kapillarkörper sind beispielsweise aus Faserstoff als Standard-Material erhältlich und lassen sich besonders rationell in einer passenden zylindrischen Kammer montieren.to practical embodiment of the invention, it is advantageous the air inlet chamber and the capillary body are cylindrical are shaped. Cylindrical capillary bodies are for example Made of fiber as standard material and let especially efficient in a suitable cylindrical chamber assemble.

Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass sich von der Lufteinlassöffnung ein Lufteinlassrohr zumindest teilweise in bzw. durch das Kapillarelement erstreckt. Das Kapillarelement weist dabei ein Sack- oder Durchgangsloch auf, in das der Lufteinlass in Form eines Rohrstutzens mündet. Dadurch wird eine sichere Durchströmung des Kapillarelements sichergestellt. Ausserdem bildet das Lufteinlassrohr einen Pufferraum für die Blasenbildungsflüssigkeit. Rohrförmiges Kapillarmaterial ist ebenfalls fertig konfektioniert als Handelsware verfügbar und lässt sich besonders einfach montieren.A preferred embodiment provides that an air inlet pipe at least partially extends from the air inlet opening into or through the capillary element. The capillary element has a blind or through hole, in which the Luftein let it open in the form of a pipe socket. As a result, a secure flow through the capillary is ensured. In addition, the air inlet tube forms a buffer space for the bubbling liquid. Tubular capillary material is also ready-made as a commodity available and is particularly easy to assemble.

Die erfindungsgemäße Lufteinlassvorrichtung, umfassend eine Lufteinlasskammer, die eine Lufteinlassöffnung und eine Verbindungsöffnung aufweist und in der ein mit Blasenbildungs-Flüssigkeit getränktes Kapillarelement angeordnet ist, wobei in der Verbindungsöffnung und/oder der Lufteinlassöffnung eine Gas-Flüssigkeits-Trennmembran angeordnet ist, kann auch als separates Modul ausgebildet werden. Eine solche Baugruppe kann vorgefertigt werden und ist in eine beliebige Tintenkammer einsetzbar. Durch diese Vereinheitlichung kann die Konstruktion und Produktion von Tintenkartuschen erheblich vereinfacht werden. Ein Vorteil der Erfindung ist, dass allein durch die Auswahl der Blasenbildungsflüssigkeit – insbesondere durch unterschiedliche Oberflächenspannung und Viskosität – das Unterdruckniveau eingestellt werden kann.The Air intake device according to the invention, comprising an air inlet chamber having an air inlet port and having a connection opening and in which a bubbling liquid soaked Capillary element is arranged, wherein in the connection opening and / or the air inlet opening a gas-liquid separation membrane is arranged, can also be formed as a separate module. Such an assembly can be prefabricated and is in any Ink chamber can be used. Through this unification, the Construction and production of ink cartridges considerably simplified become. An advantage of the invention is that solely by the choice the blistering liquid - in particular by different surface tension and viscosity - the Low pressure level can be adjusted.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:in the Below, embodiments of the invention are based on explained in more detail by drawings. In detail demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Tintenkartusche im Schnitt; 1 a schematic representation of an ink cartridge according to the invention in section;

2 die erfindungsgemässe Lufteinlassvorrichtung gemäß 1 in vergrösserter Darstellung; 2 the inventive air intake device according to 1 in an enlarged view;

3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Lufteinlassvorrichtung; 3 a second embodiment of an inventive air intake device;

4 eine Tintenkartusche mit einer Lufteinlassvorrichtung gemäss 3; 4 an ink cartridge with an air intake device according to 3 ;

5 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Tintenkartusche. 5 A third embodiment of an inventive ink cartridge.

In 1 ist eine Tintenkartusche schematisch im Schnitt dargestellt und als ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehen.In 1 an ink cartridge is shown schematically in section and as a whole with the reference numeral 1 Mistake.

Die Tintenkartusche 1 weist eine im wesentlichen kastenförmige Tintenkammer 2 auf, welche eine obere Wandung (Deckel) 2a und eine untere Wandung (Boden) 2b hat. Vom Boden 2b des Gehäuses 2 erstreckt sich ein rohrförmiger Tintenauslass 3 nach unten, welcher einen Durchgang vom Innenraum nach aussen bildet.The ink cartridge 1 has a substantially box-shaped ink chamber 2 on which an upper wall (lid) 2a and a lower wall (floor) 2 B Has. From the ground 2 B of the housing 2 extends a tubular ink outlet 3 down, which forms a passage from the interior to the outside.

Im Ausgang des Tintenauslasses 3 ist ein Dichtelement 4 eingesetzt, durch das eine hohle Tintenentnahmenadel 5 zur Tintenversorgung eines im einzelnen nicht dargestellten Tintenstrahldruckers in den Innenraum des Tintenauslasses 3 eingesetzt ist. Das Dichtelement 4 kann beispielsweise ein Dichtring oder ein durchstechbares Septum sein.In the exit of the ink outlet 3 is a sealing element 4 inserted through which a hollow ink extraction needle 5 for ink supply of an ink jet printer, not shown in detail in the interior of the Tintenauslasses 3 is used. The sealing element 4 For example, it may be a sealing ring or a pierceable septum.

Die Tintenkartusche 1 ist bis zu dem gestrichelt eingezeichneten Füllpegel 6 (maximaler Tintenstand) mit frei fliessender Tinte gefüllt.The ink cartridge 1 is up to the dashed fill level 6 (maximum ink level) filled with free-flowing ink.

Im Deckel 2a befindet sich eine Lufteinlassöffnung 7, die den Tinten-gefüllten Innenraum der Tintenkammer 2 mit der Umgebung verbindet und dafür sorgt, dass Umgebungsluft nachströmt, wenn Tinte durch den Tintenauslass 3 entnommen wird.In the lid 2a there is an air inlet opening 7 holding the ink-filled interior of the ink chamber 2 connects to the environment and ensures that ambient air flows in as ink passes through the ink outlet 3 is removed.

An die Lufteinlassöffnung 7 ist eine erfindungsgemässe Lufteinlassvorrichtung 8 angeschlossen. Diese umfasst eine Lufteinlasskammer 9, welche auf einer Seite mit der Lufteinlassöffnung 7 verbunden ist und auf der gegenüberliegenden Seite eine Verbindungsöffnung 10 aufweist.To the air inlet opening 7 is an inventive air intake device 8th connected. This includes an air intake chamber 9 which is on one side with the air inlet opening 7 is connected and on the opposite side a connection opening 10 having.

Im Durchflussweg zwischen Lufteinlassöffnung 7 und Verbindungsöffnung 10 ist die Lufteinlasskammer 9 mit einem Kapillarelement 11 gefüllt, beispielsweise einem porösen Faser- oder Schaumstoffkörper. Dieses Kapillarelement ist mit einer im einzelnen nicht dargestellten Blasenbildungsflüssigkeit getränkt, d. h. durch die Kapillarkraft bis zur Sättigung vollgesogen. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine Flüssigkeit mit einem niedrigeren Dampfdruck als die bis zum Füllpegel 6 eingefüllte Tinte.In the flow path between the air inlet opening 7 and connection opening 10 is the air inlet chamber 9 with a capillary element 11 filled, for example, a porous fiber or foam body. This capillary element is impregnated with a bubble-forming liquid, not shown in detail, that is saturated by the capillary force to saturation. This is preferably a liquid with a lower vapor pressure than that up to the filling level 6 filled ink.

Die Verbindungsöffnung 10 mündet im oberen Bereich der Tintenkammer 2 oberhalb des maximalen Füllpegels 6; im dargestellten Beispiel nach oben in Richtung Deckel 2a. Auf der Verbindungsöffnung 10 ist eine semipermeable Gas-Flüssigkeits-Trennmembran 12 angebracht.The connection opening 10 opens in the upper part of the ink chamber 2 above the maximum fill level 6 ; in the example shown upwards towards the lid 2a , On the connection opening 10 is a semi-permeable gas-liquid separation membrane 12 appropriate.

In 2 ist die Lufteinlassöffnung 7 aus 1 noch einmal vergrössert dargestellt. Die durch die Lufteinlassöffnung 7 eintretende ist wie die aus der Verbindungsöffnung 10 austretende Luft jeweils mit einem Pfeil dargestellt. Diese Luftmenge passiert das die Lufteinlasskammer 9 ausfüllende Kapillarelement 11 unter Bildung von Luftblasen 13.In 2 is the air inlet opening 7 out 1 shown enlarged again. The through the air inlet opening 7 entering is like that from the connection opening 10 escaping air is shown with an arrow. This amount of air passes through the air inlet chamber 9 filling capillary element 11 with the formation of air bubbles 13 ,

Die zur Bildung der Luftblasen 13 im Kapillarelement erforderliche Energie wird im wesentlichen bestimmt durch die Kapillarität (Porengrösse) des Kapillarelements 11 sowie die physikalischen Eigenschaften der darin gehaltenen Blasenbildungsflüssigkeit. In Abhängigkeit von diesen Parametern wird zwischen Lufteinlassöffnung 7 und Verbindungsöffnung 10 eine Druckdifferenz aufgebaut, wenn Tinte aus der Tintenkammer 2 abgezogen wird. Dadurch wird ein Unterdruckniveau in besagter Tintenkammer 2 aufrechterhalten.The formation of bubbles 13 The energy required in the capillary element is essentially determined by the capillarity (pore size) of the capillary element 11 and the physical properties of the bubbling liquid held therein. Depending on these parameters is between air inlet opening 7 and connection opening 10 built a pressure difference when ink from the ink chamber 2 is deducted. This will create a vacuum level in said ink chamber 2 maintained.

In 3 ist eine abgewandelte praktische Ausführung einer erfindungsgemässen Lufteinlassvorrichtung in derselben Ansicht wie in 2 dargestellt, wobei für dieselben Funktionselemente dieselben Bezugszeichen verwendet werden.In 3 is a modified practical embodiment of an inventive air intake device in the same view as in 2 illustrated, wherein the same reference numerals are used for the same functional elements.

Die Besonderheit dieser Ausführung besteht darin, dass das Kapillarelement 11 als zylindrisch-rohrförmig ausgebildet ist. Derart geformt ist beispielsweise Fasermaterial fertig konfektioniert als Halbzeug im Handel erhältlich. Vom Lufteinlass 7 erstreckt sich ein Lufteinlassrohr 14 von oben durch das Kapillarelement 11 hindurch und endet kurz oberhalb des Bodens eines Bechers 15, in den besagtes Kapillarelement 11 eingesteckt ist. Dadurch strömt die Luft wie mit den Pfeilen angedeutet von unten nach oben durch das Kapillarelement 11 hindurch. Das Lufteinlassrohr 14 bildet einen Pufferraum zwischen Kapillarkörper 11 und der Umgebung. Diese Ausführung lässt sich besonders einfach und günstig als praktisches Funktionsmodul realisieren und ist besonders betriebssicher. Die Funktion entspricht der in 2 dargestellten Ausführung.The special feature of this design is that the capillary element 11 is designed as a cylindrical-tubular. For example, such fiber material is prefabricated as semi-finished commercially available. From the air intake 7 extends an air inlet pipe 14 from above through the capillary element 11 through and ends just above the bottom of a mug 15 , in said capillary element 11 is plugged in. As a result, the air flows as indicated by the arrows from bottom to top through the capillary element 11 therethrough. The air inlet pipe 14 forms a buffer space between capillary body 11 and the environment. This design is particularly simple and inexpensive to implement as a practical function module and is particularly reliable. The function corresponds to the in 2 illustrated embodiment.

In 4 ist die Lufteinlassvorrichtung gemäss 3 in eine Tintenkartusche 1 eingebaut gezeigt. Diese Darstellung entspricht im wesentlichen der aus 1.In 4 is the air intake device according to 3 in an ink cartridge 1 installed shown. This representation essentially corresponds to 1 ,

5 zeigt eine weitere praktische Ausführung, welche der in 4 entspricht. 5 shows another practical embodiment, which in 4 equivalent.

11
Tintenkartuscheink cartridge
22
Tintenkammerink chamber
2a2a
obere Wand (Deckel)upper Wall (lid)
2b2 B
untere Wand (Boden)lower Wall floor)
33
Tintenauslassink outlet
44
Dichtelementsealing element
55
TintenentnahmenadelInk collection needle
66
Füllpegel (Tintenpegel)filling level (Ink level)
77
LufteinlassöffnungAir inlet opening
88th
LufteinlassvorrichtungAir intake device
99
LufteinlasskammerAir intake chamber
1010
Verbindungsöffnungconnecting opening
1111
Kapillarelementcapillary
1212
Trennmembran (Gas-Flüssigkeits-Trennmembran)separating membrane (Gas-liquid separation membrane)
1313
Luftblasenbubbles
1414
Lufteinlassrohr (Rohrstutzen)Air inlet tube (Pipes)
1515
zylindrischer Bechercylindrical cups

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 5682189 [0005] US 5682189 [0005]
  • - DE 4328001 C2 [0006] - DE 4328001 C2 [0006]

Claims (11)

Tintenkartusche (1) mit mindestens einer Tintenkammer (2), die im unteren Bereich eine Tintenauslassöffnung (3) aufweist, die bis zu einem Füllpegel (6) mit Tinte befüllbar ist und über eine Verbindungsöffnung (10) mit einer Lufteinlasskammer (9) verbunden ist, die eine Lufteinlassöffnung (7) aufweist und in der ein mit Flüssigkeit getränktes Kapillarelement (11) angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, dass sich die Verbindungsöffnung (10) im oberen Bereich der Tintenkammer (2) oberhalb des Füllpegels (6) befindet.Ink cartridge ( 1 ) with at least one ink chamber ( 2 ), which at the bottom of an ink outlet ( 3 ), which is up to a filling level ( 6 ) is fillable with ink and via a connection opening ( 10 ) with an air inlet chamber ( 9 ), which has an air inlet opening ( 7 ) and in which a liquid-saturated capillary element ( 11 ), characterized in that the connection opening ( 10 ) in the upper area of the ink chamber ( 2 ) above the fill level ( 6 ) is located. Tintenkartusche (1) mit mindestens einer Tintenkammer (2), die im unteren Bereich eine Tintenauslassöffnung (3) aufweist, die bis zu einem Füllpegel (6) mit Tinte befüllbar ist und über eine Verbindungsöffnung (10) mit einer Lufteinlasskammer (9) verbunden ist, die eine Lufteinlassöffnung (7) aufweist und in der ein mit Flüssigkeit getränktes Kapillarelement (11) angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, dass das Kapillarelement (11) mit einer von der Tinte unterschiedlichen Blasenbildungs-Flüssigkeit getränkt ist.Ink cartridge ( 1 ) with at least one ink chamber ( 2 ), which at the bottom of an ink outlet ( 3 ), which is up to a filling level ( 6 ) is fillable with ink and via a connection opening ( 10 ) with an air inlet chamber ( 9 ), which has an air inlet opening ( 7 ) and in which a liquid-saturated capillary element ( 11 ), characterized in that the capillary element ( 11 ) is impregnated with a bubbling liquid other than the ink. Tintenkartusche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasenbildungs-Flüssigkeit von der Tinte abweichende physikalische und/oder chemische Eigenschaften hat.Ink cartridge according to claim 2, characterized that the bubbling liquid deviates from the ink has physical and / or chemical properties. Tintenkartusche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasenbildungs-Flüssigkeit einen niedrigeren Dampfdruck als die Tinte oder als Wasser hat.Ink cartridge according to claim 2, characterized that the bubbling liquid has a lower vapor pressure as the ink or as water. Tintenkartusche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Blasenbildungs-Flüssigkeit ein Polydimethysiloxan (PDMS) eingesetzt wird.Ink cartridge according to claim 2, characterized as a bubbling liquid, a polydimethysiloxane (PDMS) is used. Tintenkartusche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tinte wasserbasiert ist.Ink cartridge according to claim 1 or 2, characterized that the ink is water-based. Tintenkartusche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsöffnung (10) eine Gas-Flüssigkeits-Trennmembran (12) angeordnet ist.Ink cartridge according to claim 1 or 2, characterized in that in the connection opening ( 10 ) a gas-liquid separation membrane ( 12 ) is arranged. Tintenkartusche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kapillarelement (11) als Faserkörper ausgebildet ist.Ink cartridge according to claim 1 or 2, characterized in that the capillary element ( 11 ) is formed as a fiber body. Tintenkartusche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinlasskammer (9) und der Kapillarkörper (11) zylindrisch geformt sind.Ink cartridge according to claim 1 or 2, characterized in that the air inlet chamber ( 9 ) and the capillary body ( 11 ) are cylindrically shaped. Tintenkartusche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich von der Lufteinlassöffnung (7) ein Lufteinlassrohr (14) zumindest teilweise in bzw. durch das Kapillarelement (11) erstreckt.Ink cartridge according to claim 1 or 2, characterized in that from the air inlet opening ( 7 ) an air inlet pipe ( 14 ) at least partially into or through the capillary element ( 11 ). Lufteinlassvorrichtung (8), umfassend eine Lufteinlasskammer (9), die eine Lufteinlassöffnung (7) und eine Verbindungsöffnung (10) aufweist und in der ein mit Blasenbildungs-Flüssigkeit getränktes Kapillarelement (11) angeordnet ist, wobei in der Verbindungsöffnung (10) und/oder der Lufteinlassöffnung (7) eine Gas-Flüssigkeits-Trennmembran (12) angeordnet ist.Air intake device ( 8th ), comprising an air inlet chamber ( 9 ), which has an air inlet opening ( 7 ) and a connection opening ( 10 ) and in which a bubbling liquid soaked capillary element ( 11 ) is arranged, wherein in the connection opening ( 10 ) and / or the air inlet opening ( 7 ) a gas-liquid separation membrane ( 12 ) is arranged.
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