DE9300132U1

DE9300132U1 - Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers

Info

Publication number: DE9300132U1
Application number: DE9300132U
Authority: DE
Original assignee: FRANZ BUETTNER AG EGG CH
Current assignee: FRANZ BUETTNER AG EGG CH
Priority date: 1993-01-07
Filing date: 1993-01-07
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2003-01-08

Description

HAGEMANN & KEHL

HAT 6NTA NVV4JLT.E

EUROPFAN PATENT MTC¹RNEYS

MÜNCHEN · HVMNOVER

Franz Büttner AG
u.Z. : GM 919/9-93Ch

Tintenpatrone für einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers

Aus dem DE-GM9203206 ist eine Tintenpatrone gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Sie ist zum Einsetzen in einen Druckkopf eines Ink-Jet-Printers ausgebildet und umfasst ein allseits geschlossenes Gehäuse. Eine Stirnwand hat eine Oeffnung zur Aufnahme eines rohrförmigen Stutzens des Druckkopfs. Das Gehäuse enthält einen mit Tinte getränkten Schaumkörper. An derselben Stirnwand mündet eine Belüftungsöffnung, die über Kanäle mit der dieser Stirnwand gegenüberliegenden Seite des Schaumkörpers kommuniziert.

Die Patrone funktioniert gut. Schwierigkeiten bereitete nur die Inbetriebnahme nach dem Einsetzen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu überwinden. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche gelöst.

Weil die erfindungsgemässe Patrone ein, vorzugsweise eingebautes, Pumporgan enthält, kann nach dem Einsetzen der Patrone in den Druckkopf der Hohlraum des Stutzens des Druckkopfs problemlos mit Tinte gefüllt werden, sodass der Druckkopf rasch betriebsbereit ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

8000 München 80 ■ Ismaninger Straße 108 ■ Telefon C 0 89 / 93 07 31 · Telex 5 216136 hage d ■ Telefax 0 89/ 98 24 21

Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Druckkopf mit

Tintenpatrone,

Figur 2 einen Längsschnitt durch die Patrone nach

Figur 1

Figur 3 einen vergrösserten Axialschnitt durch den

Kolben,

Figur 4 einen Axialschnitt durch eine Dichtung,

Figur 5 einen Axialschnitt durch eine weitere Dich

tung, und

Figuren 6-8 Varianten der Ausführungsform nach Figuren

2-4.

In Figur 1 ist der Druckkopf 1 nur schematisch angedeutet. Er besteht aus einer rechteckigen Grundplatte 2, von der längs einer Schmalseite ein Vorsprung 3 vorsteht. In der Stirnfläche dieses Vorsprungs 3 ist eine Düsenplatte 5 eingebaut. Die Düsenplatte 5 enthält eine Reihe enger Tintenkanäle. Der Druck in diesen Kanälen kann impulsartig piezoelektrisch oder thermoelektrisch erhöht werden, sodass aus der betreffenden Düse ein Tintentröpfchen ausgestossen wird. Die Oberflächenspannung an der Düsenmündung saugt anschliessend das ausgestossene Tintenvolumen aus einem mit den Düsenkanälen kommunizierenden Innenraum 6 eines rohrförmigen Stutzens 7 an. Die ebene Stirnfläche 8 des Stutzens 7 ist mit einem engmaschigen Sieb 9 abgedeckt und überragt die Rückseite 10 der Grundplatte 2. Von der Grundplatte 2 steht auf der Rückseite ein prismatisches Rohr mit vier Seitenwänden 11 ab, in welches eine Tintenpatrone 20 eingesteckt ist. Auf den die Rückseite überragenden Abschnitt des Stutzens 7 ist ein in Figur 5 detaillierter dargestellter Dichtring 12 aufgesetzt. Der elastomere Dichtring 12, zum Beispiel aus Silikongummi, ist rohrförmig und hat vorn eine ebene Stirnfläche 13 und am zylindrischen Aussenumfang 14 einen umlaufenden Dichtwulst 15. Die Stirnfläche 13 stützt den überstehenden Rand des Siebes 9 und schützt ihn vor dem Abreissen beim Ausziehen der Patrone 20. Der Dichtwulst 15 dichtet den Stutzen 7 gegen das Patronengehäuse ab. Im Betrieb ist die Stirnfläche 4 nach unten gerichtet und der Innenraum 6 voll Tinte. Zum Einrasten der Patrone 20 haben zwei gegenüberliegende Seitenwände 11 des Druckkopfs 1 koaxiale Bohrungen 16.

Die Tintenpatrone 20 hat ein Kunststoffgehäuse 22 bestehend aus einem in der Darstellung nach Figur 2 unten offenen Hohlkörper 24, der durch einen aufgesiegelten oder aufgeklebten Deckel 26 abgeschlossen ist. Eine Stirnwand 28 des Gehäuses 22 hat eine Oeffnung 30 mit einer ^zylindrischen Wand 32 zur Aufnahme des Stutzens 7. Der Dichtwulst 15 dichtet gegen die Wand 32 ab. Das Gehäuse 22 ist grösstenteils mit einem tintengetränkten Schaumkörper 34 gefüllt. Zwei Seitenwände 36 des Gehäuses 22 haben kugeikalottenförmige Vorsprünge 38 zum Einrasten in die Bohrungen der Seitenwände 11 des Druckkopfs 1.

An der der Stirnwand 28 gegenüberliegenden Seite ist zwischen dem Schaumkörper 34 und dem Gehäuse 22 ein Hohlraum 40 gebildet, der mit Luft oder Tinte gefüllt sein kann. In diesen Hohlraum 40 ragt ein Pumporgan 42, bei der Ausführungsform nach Figur 2 in Form einer Kolbenpumpe. Am Deckel 26 ist ein zylindrisches Rohr 44 angeformt, in welchem ein Kolben 46 geführt ist. Der Kolben 46 ist durch eine Feder 48 in die in Figur 2 dargestellte Grundstellung belastet, in welcher ein Kolbenschaft 50 über das Gehäuse 22 vorsteht.

Der Kolben 46 ist in Figur 3 vergrössert dargestellt. Er besteht aus einem Kolbenboden 52 und dem darauf aufgeschnappten Schaft 50. Zwischen zwei Stirnflächen von Schaft 50 und Boden 52 ist ein O-Ring 54 eingesetzt, der gegen die zylindrische Innenwand des Rohres 44 abdichtet. Der Innenraum des Schaftes 50 ist über Oeffnungen 56 mit der Atmosphäre verbunden. Der Kolbenboden 52 enthält ein Rückschlagventil 58. In eine zentrische Bohrung 60 ist ein an eine rotationssymmetrische Membran 62 angeformter Zapfen 64 eingesteckt. Die Membran 62 besteht aus einem Elastomer, zum Beispiel aus Silikongummi. An der Peripherie hat sie einen vorstehenden, dünnwandigen, thorussegmentförmigen Dichtwulst 66, der gegen eine ebene Stirnfläche des Kolbenbodens 52 abdichtet. Das Rückschlagventil 58 hat einen sehr geringen Oeffnungs- oder Schliessdruckdruck von einigen m bar, zum Bei-spiel höchstens 20 m bar. Eine Oeffnung 70 verbindet die Aussenseite der Membran 62 mit dem Innenraum des Schaftes 50.

Nach dem Einsetzen der Patrone 20 in den Druckkopf 1 wird der Schaft 50 des Pumporgans 42 eingedrückt, bis Tinte aus der Düsenplatte 5 austritt. Dann ist der Innenraum 6 mit Tinte gefüllt und der Druckkopf 1 betriebsbereit. Beim Loslassen des Schaftes 50 herrscht anschliessend im Innern des Gehäuses 22 ein Unterdruck von wenigen m bar, sodass aus der Düsenplatte 5 keine Tinte mehr tropfen kann. Durch die beschriebene Ausbildung der Tintenpatrone wird damit eine einfache und sichere Inbetriebnahme erreicht.

Das Hubvolumen des Kolbens 46 ist vorzugsweise etwas grosser als das Volumen des Innenraums 6. Dadurch kann mit einem einzigen Eindrücken des Kolbens 46 dieser Raum 6 gefüllt werden. Es ist jedoch durch das Rückschlagventil 58 auch möglich, den Pumpvorgang zu wiederholen, wenn ein einmaliges Eindrücken nicht ausreichen sollte.

Die Ausführungsformen nach Figuren 6-8 unterscheiden sich von jener nach Figuren 2-4 nur durch die Ausbildung des Pumporgans 42, sodass die mit der Ausführungsform nach Figuren 2-4 identischen Teile in der Darstellung nach Figuren 6-8 teilweise weggelassen sind. Analoge Teile tragen gleiche Bezugszeichen, sodass sich eine detaillierte Beschreibung dieser Teile erübrigt.

Bei der Ausführungsform nach Figuren 6 und 7 ist das Pumporgan 42 als Balgpumpe ausgebildet. Das Pumporgan 42 nach Figur 6 hat einen domförmigen, elastomeren Balg 76 mit einem Flansch 78, der zwischen einer ins Rohr 44 eingepressten Hülse 80 und einer Stirnwand 82 des Rohres 44 eingeklemmt ist. Die Wand 82 hat eine Oeffnung 84. Das Rückschlagventil 58, das zum Beispiel gleich ausgebildet sein kann wie jenes nach Figuren 3 und 4, ist hier in die der Stirnwand~28 gegenüberliegende Stirnwand des Gehäuses 22 eingesetzt.

Bei der Variante nach Figur 7 ist der Balg 76 ein Faltenbalg, der auf einen rohrförmigen Ansatz 88 der Wand 82 aufgeschoben ist. Das Rückschlagventil 58 ist hier in der Wand 82 montiert.

Die Ausführungsform nach Figur 8 unterscheidet sich von jener nach Figuren 2-4 dadurch, dass die Feder 48 und das Rückschlagventil 58 fehlen. Hier wird der Kolben 46 nach dem Einsetzen der Patrone 20 in den Druckkopf 1 in zwei Stufen in die ebenfalls dargestellte, eingedrückte Stellung gedrückt. In einer ersten Stufe wird der Kolben so eingeschoben, dass der O-Ring 54 noch auf der dem Deckel 26 zugewandten Seite einer radialen Oeffnung 90 im Rohr 44 ist. Diese Stellung kann durch einen nicht dargestellten Rastanschlag oder dadurch bestimmt sein, dass die äussere Stirnfläche 92 des Kolbenschaftes 50 mit der Aussenflache des Deckels 26 bündig ist. In dieser Stellung wird abgewartet, bis Tinte aus der Düsenplatte 5 austritt und anschliessend der Kolben 46 weitergeschoben, sodass der Raum 40 nunmehr über die Oeffnung 90 mit der Aussenatmosphäre kommuniziert, ein verbleibender Ueberdruck im Raum 40 abgebaut und im späteren Betrieb ein Nachfliessen von Luft zum Ersatz des verbrauchten Tintenvolumens ermöglicht ist.

Abweichend von der Ausführungsform nach Figur 8 kann die Oeffnung 90 auch zum Beispiel in der Stirnwand 86 ausgebildet und im Lieferzustand zum Beispiel durch ein Klebband verschlossen sein. In diesem Fall besteht die "Zweiphasenbewegung" im Eindrücken des Kolbens 46 und anschliessenden Ablösen des Klebbandes.

Im Lieferzustand wird auch die Oeffnung 30 des Gehäuses 22 durch eine Klebfolie versiegelt, die vor dem Einsetzen der Tintenpatrone 20 in den Druckkopf 1 entfernt wird.

Claims

Ansprüche

1. Tintenpatrone für einen Druckkopf (1) eines Ink-Jet-Printers, umfassend ein allseits geschlossenes Gehäuse (22) mit einer Stirnwand (28), die eine Oeffnung (30) zur Aufnahme eines rohrförmigen Stutzens (7) des Druckkopfs (1) aufweist, wobei das Gehäuse (22) einen mit Tinte getränkten Schaumkörper (34) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pumporgan (42) vorhanden ist, um an der der Stirnwand (28) gegenüberliegenden Seite des Gehäuses (22) einen Innendruck zu erzeugen.

2. Tintenpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumporgan (42) im Gehäuse (22) eingebaut ist.

3. Tintenpatrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumporgan (42) ein Rückschlagventil (58) umfasst, das einen freien Luftdurchfluss zu einem Hohlraum (40) zwischen dem Schaumkörper (34) und einer der Stirnwand (28) gegenüberliegenden Wand (86) des Gehäuses (22) zulässt aber den Luftdurchfluss in der Gegenrichtung sperrt.

4. Tintenpatrone nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Oeffnungs- oder Schliessdruck des Rückschlagventils (58) weniger als 20 m bar beträgt.

5. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumporgan (42) als Kolbenpumpe ausgebildet ist.

6. Tintenpatrone nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (46) des Pumporgans (42) durch eine Feder (48) in eine Grundstellung vorbelastet ist, in welcher ein Kolbenschaft (50) über das Gehäuse (22) vorsteht.

7. Tintenpatrone nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (58) in den Kolben (46) eingebaut ist.

8. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumporgan (42) einen elastomeren Balg (76) umfasst.

9. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass am Druckkopf (1) auf den rohrförmigen Stutzen (7) ein elastomerer Dichtring (12) aufgesetzt ist, der gegen eine zylindrische Wand (32) der Oeffnung (30) abdichtet.

10. Tintenpatrone nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (12) hülsenförmig ausgebildet ist, eine ebene Stirnfläche (13) und an seiner zylindrischen Aussenflache einen umlaufenden Dichtwulst (15) aufweist.