DE4443290A1 - Vorrichtung zur Flüssigkeitsversorgung einer Mikrodosiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flüssigkeitsver­ sorgung in einer aus einem Gehäuse bestehenden Mikrodosier­ vorrichtung, die in einen Flüssigkeitsvorratsbehälter und einen Flüssigkeitsraum unterteilt ist, wobei der Flüssig­ keitsraum mit einem Dosiermodul über mindestens eine Öffnung verbunden ist, und daß in dem mit einer Entlüftungsöffnung versehenen Flüssigkeitsvorratsbehälter ein mit Flüssigkeit gefüllter Beutel gelagert ist, der über eine Versorgungs­ öffnung mit dem Flüssigkeitsraum in Verbindung steht.

Zur Speicherung der Tinte bzw. Schreibflüssigkeit verwenden viele der bekannten Tintendruckköpfe, wie z. B. EP-A-0 560 729 oder EP-0-A-441 458, eine Schwammstruktur. Diese Schwammstruktur unterliegt jedoch bei Tinteneinwirkung unterschiedlichen geometrischen Veränderungen, die zu Be­ triebsstörungen oder -ausfällen der Tintendruckköpfe führen können. Für einen teilweisen oder vollständigen Verzicht der Schwammstruktur in einem Tintendruckkopf werden vom Stand der Technik folgende Lösungsmöglichkeiten vorgeschlagen.

Die Patentschrift US-A-4,794,409 offenbart einen Tinten­ druckkopf, der einen ersten und einen zweiten Tintenvorrats­ raum aufweist, die über einen Schwamm miteinander verbunden sind. Der Schwamm stellt ebenso eine Verbindung zum Druck­ kopf her, der auf der dem Schwamm zugewandten Seite ein Filter trägt. In einem Bereich normaler Temperatur und Druck läuft die Tinte direkt vom ersten Tintenvorratsraum zum Druckkopf. Bei Temperaturen oder Drücken außerhalb des normalen Bereichs nimmt/gibt der zweite Tintenvorratsraum Tinte vom/an den Schwamm auf/ab. Der zweite Tintenvorrats­ raum dient sozusagen als Puffer, um ein Auslaufen der Tinte am Druckkopf zu verhindern.

Die Patentschrift US-A-5,040,002 beschreibt in einem Aus­ führungsbeispiel die Verwendung eines Regulierventils bei einem Tintendruckkopf, der die Tinte in einer Blase aufbe­ wahrt, die bei Entleerung in sich zusammenfällt. Die Blase ist oberhalb des Druckmoduls angebracht und ist über eine in der Gehäusewand vorgesehene Öffnung dem Atmosphärendruck ausgesetzt. Der Tintenzufluß zum Druckmodul wird mittels einer Öffnung ermöglicht, an deren Unterseite das Regulier­ ventil sitzt. Das Regulierventil dient hauptsächlich dazu einen Tintenausfluß durch das Druckmodul zu verhindern. Da die Tintenversorgung des hier dargestellten Druckkopfs mittels Schwerkraft erfolgt, kann der Druckkopf in einen Tintenstrahldrucker nur mit der Druckrichtung nach unten eingebaut werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine konstante Flüssigkeitsversorgung des Dosiermoduls auch unter sich verändernden äußeren Be­ dingungen wie Temperatur, Luftdruck oder dynamischer Be­ lastung sicherstellt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine optimale Flüssigkeitsausbeute zu erreichen, d. h. fast die gesamte sich in der Mikrodosiervorrichtung befindliche Flüssigkeit zu verwenden. Desweiteren soll die Mikrodosiervorrichtung so gestaltet sein, daß er mehrmals mit Flüssigkeit befüllt werden kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Zwischenwand zwischen dem Flüssigkeitsvorratsbehälter und dem Flüssigkeitsraum derart angebracht ist, daß der Abstand von der Zwischenwand und einer das Dosiermodul tragenden Gehäusewand so bemessen ist, daß die Flüssigkeit mittels Kapillarkräften zum Dosiermodul transportierbar ist.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen darin, daß aufgrund der kapillaren Flüssigkeitsversorgung des Druckmoduls die Gefahr des Flüssigkeitsaustritts am Dosier­ modul deutlich reduziert ist.

Hinzu kommt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine deutlich höhere Ausnutzung der im Vorratsraum vorhandenen Flüssigkeit ermöglicht, und daß die Mikrodosiervorrichtung mehrmals befüllbar ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Die folgende Beschreibung der Erfindung beschränkt sich auf das Ausführungsbeispiel, bei dem die Flüssigkeitsversorgung eines Tintendruckkopfes offenbart wird. Es ist aber jedem Fachmann klar, daß auch andere Vorrichtungen zur mikrofeinen Dosierung von rückstandsfrei verdampfenden Flüssigkeiten, die vorgeschlagene erfindungsgemäße Lösung benutzen können. Ein weiteres Beispiel hierfür sind Mikropumpen auf der Basis eines Bubble-jet-Druckkopfes, die eine feine und genaue Flüssigkeitsdosierung erlauben.

In der folgenden Bescheibung des Tintendruckkopfes werden die für diese Technologie spezifischen Bezeichnungen ver­ wendet. So entspricht der Tintendruckkopf der Mikrodosier­ vorrichtung, die Tintenversorgung der Flüssigkeitsversor­ gung, der Tintenvorratsbehälter dem Flüssigkeitsvorrats­ behälter, der Tintenraum dem Flüssigkeitsraum der Tinten­ beutel dem Beutel, die Schreibflüssigkeit der Flüssigkeit und das Druckmodul dem Dosiermodul.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiels wird der Gegenstand der Erfindung beschrieben. Die Zeichnung zeigt in der

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Tintendruckkopf, wobei der Tintenbeutel vollständig gefüllt ist, und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Tintendruckkopf, wobei der Tintenbeutel teilweise geleert ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Tintendruckkopf 12 umfaßt ein Ge­ häuse 11, das aus einer unteren 11a einer oberen 11b und vier seitlichen Gehäusewänden (alle Wände nicht explizit dargestellt) besteht. Eine Gehäusewand 11c der vier seit­ lichen Gehäusewände trägt ein Druckmodul 16, das in der Nähe zur oberen Gehäusewand 11b angebracht ist. In der oberen Gehäusewand 11b ist eine Entlüftungsöffnung 18 vorgesehen, die für den Druckausgleich im Innern der Tintendruckkopfes 12 sorgt.

Der Tintendruckkopf 12 ist durch eine Zwischenwand 22 in einen Tintenvorratsbehälter 15 und einen Tintenraum 14 unterteilt. Der Tintenvorratsbehälter 15 beinhaltet einen Tintenbeutel 19 der mit Schreibflüssigkeit 13 gefüllt ist. Der Tintenbeutel 19 ist aus einem tintenresistenten Folien­ material gefertigt, das zusätzlich mit einem Metall bedampft ist, um den Tintenbeutel 19 weitgehend diffusionsfest zu machen. Vorzugsweise wird für die Bedampfung Aluminium ge­ wählt. Der Tintenbeutel 19 kann mit der dem Druckmodul 16 abgewandten Seite der Zwischenwand 22 durch herkömmliche Verbindungstechniken wie Kleben, Schweißen, Anprägen u. a. verbunden werden. Die Zwischenwand 22 ist von der Gehäuse­ wand 11c, die das Druckmodul trägt, derart beabstandet, daß der Transport der Schreibflüssigkeit 13 im Tintenraum 14 mittels Kapillarkraft erfolgt. Der Abstand der Zwischenwand 22 zur Gehäusewand 11c wird durch Distanzstücke 26 festge­ legt. Der kapillare Flüssigkeitstransport erfolgt in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel von der unteren Gehäusewand 11a in Richtung der oberen Gehäusewand 11b.

Mindestens eine Versorgungsöffnung 20 in der Zwischenwand 22 stellt eine Verbindung zwischen dem Vorrat an Schreib­ flüssigkeit 13 im Tintenbeutel 19 und dem Tintenraum 14 her. Durch die Versorgungsöffnung 20 kann Schreibflüssigkeit 13 in den Tintenraum 14 nachfließen. Das hier dargestellte Aus­ führungsbeispiel eines Tintendruckkopfes besitzt zusätzlich zur Versorgungsöffnung 20 eine Entlüftungsöffnung 38 und eine Füllöffnung 32. Beide Öffnungen stellen eine Verbindung von Außen- zum Innenraum des Tintenbeutels 19 her. Die Füll­ öffnung 32 und die Entlüftungsöffnung 38 sind durch Stopfen 34, 36 verschließbar ausgebildet. Die Entlüftungs- 38 und die Füllöffnung 32 sind so gestaltet, daß ein mehrmaliger Füll­ vorgang möglich ist. Die Stopfen 34, 36 sind beispielsweise aus vorgestochenem Kautschuk gefertigt sein. Die Öffnungen 20, sind fluchtend in einer Reihe angeordnet und möglichst nahe der unteren Gehäusewand 11a bzw. nahe dem tiefsten Punkt des Tintenbeutels 19 angebracht, damit eine fast voll­ ständige Entleerung des Tintenbeutels 19 erreicht wird. Über der Versorgungsöffnung 20 befinden sich die Füllöffnung 32 und die Entlüftungsöffnung 38.

Der Tintenvorratsbehälter 15 und der Tintenraum 14 sind durch eine Dichtung 40 entlang des Umfangs der Zwischenwand 22 vollkommen flüssigkeitsdicht voneinander getrennt. Die von der Versorgungsöffnung 20 in Richtung Druckmodul 16 transportierte Schreibflüssigkeit 13 gelangt über ein Filter 42 durch mindestens eine Öffnung 17 in den Bereich des Druckmoduls 16, in dem die Tintentropfen erzeugt werden. Um das Druckmodul 16 vor Beschädigungen zu schützen, wird es mit einer Abdeckung 44 versehen.

In Fig. 2 ist der Tintendruckkopf 12 aus Fig. 1 dargestellt, bei dem bereits eine bestimmte Menge an Schreibflüssigkeit 13 verbraucht ist. Die in der oberen Gehäusewand 11b ange­ brachte Entlüftungsöffnung 18 sorgt für einen Druckausgleich zwischen dem Umgebungsdruck und dem Druck innerhalb des Tintenvorratsbehälters. Die Druckunterschiede können durch den Verbrauch an Schreibflüssigkeit, Temperaturänderungen oder Druckänderungen hervorgerufen werden. Der Druckaus­ gleich durch die Entlüftungsöffnung 18 läßt den Tintenbeutel 19 je nach verbrauchter Menge an Schreibflüssigkeit 13 in sich zusammenfallen. Bei erneuter Füllung des entleerten Tintenbeutels 19 kann die durch den Füllvorgang im Inneren der Tintenvorratsbehälters 14 komprimierte Luft durch die Entlüftungsöffnung 18 entweichen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Flüssigkeitsversorgung in einer aus einem Gehäuse (11) bestehenden Mikrodosiervorrichtung (12), der in einen Flüssigkeitsvorratsbehälter (15) und einen Flüssigkeitsraum (14) unterteilt ist, wobei der Flüssigkeitsraum (14) mit einem Dosiermodul (16) über mindestens eine Öffnung (17) verbunden ist, und daß in dem mit einer Entlüftungsöffnung (18) versehenen Flüs­ sigkeitsvorratsbehälter (15) ein mit Flüssigkeit (13) gefüllter Beutel (19) gelagert ist, der über mindestens eine Versorgungsöffnung (20) mit dem Flüssigkeitsraum (15) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zwischenwand (22) zwischen dem Flüssigkeitsvorrats­ behälter (15) und dem Flüssigkeitsraum (14) derart ange­ bracht ist, daß der Abstand von der Zwischenwand (22) und einer das Dosiermodul (16) tragenden Gehäusewand (11c) so bemessen ist, daß die Flüssigkeit (13) mittels Kapillarkräften zum Dosiermodul (16) transportierbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand (22) aus einer Platte besteht, die mit einer oberen Gehäusewand (11b), einer unteren Gehäuse­ wand (11a) und den zur Gehäusewand (11c) senkrechten Gehäusewänden des Flüssigkeitsvorratsbehälters (15) flüssigkeitsdicht verbunden ist, und durch Distanzstücke (26) zur gegenüberliegenden Gehäusewand (11c) derart be­ abstandet ist, daß Kapillarkräfte den Transport der Flüssigkeit (13) bewirken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im eingebauten Zustand der Mikrodosiervor­ richtung (12) die Versorgungsöffnungen (20) unterhalb der Öffnung (17) zum Dosiermodul (16) liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsöffnung (20) in der Nähe der unteren Gehäusewand (11a), und daß die Öffnung zum Dosiermodul (16) in der Nähe der oberen Gehäusewand (11b), die die Entlüftungsöffnung (18) beinhaltet, angebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beutel (19) aus einer dünnen Folie besteht, damit der Beutel (19) bei Entleerung zusammenfällt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Beutel (19) diffusionsdicht ist, vorzugsweise durch Metallisierung der Außenseite mit Aluminium.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beutel (19) im Flüssigkeitsvorratsbehälter (14) über eine an der Gehäusewand (11c) angebrachten Füllöffnung (32), die mittels eines ersten Stopfens (34) verschließ­ bar ist, erneut befüllbar ist, die Füllöffnung (32) ist durch die Gehäusewand (11c) und die Zwischenwand (22) hindurch mit dem Inneren des Beutels (19) verbunden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Füllöffnung (32) eine mittels eines zweiten Stopfens (36) verschließbare Entlüftungsöffnung (38) vorgesehen ist, die durch die Gehäusewand (11c) und die Zwischenwand (22) hindurch mit dem Tintenbeutel (19) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Entlüftungsöffnung (38) über der Füll­ öffnung (32) und die Füllöffnung (32) über den Versor­ gungsöffnungen (22) angeordnet ist, und die Versorgungs­ öffnungen (22) in einer Reihe fluchten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosiermodul (16) an der Gehäusewand (11c) in der Nähe der oberen Gehäusewand (11b) angebracht ist.