[0001] Die Erfindung betrifft einen Tintenbehälter, insbesondere eine Tintenpatrone, für
einen Tintenstrahldrucker oder ein Tintenstrahlschreibgerät, welcher mit einem Ventil
im Tintenauslass ausgestattet ist.
[0002] Tintenpatronen für Tintenstrahldrucker weisen im Allgemeinen mindestens eine Tintenkammer
auf, in der ein Tintenvorrat der Patrone gespeichert ist. Des Weiteren ist diesen
Tintenpatronen je Tintenkammer eine Tintenauslassöffnung für den Austritt von Tinte
gemeinsam, in die beim Einsetzen der Patrone in einen Drucker jeweils ein Tintenanschlusselement,
beispielsweise in der Form einer Hohlnadel oder eines Stutzens, desselben eingreift,
um die Versorgung des Tintendruckkopfes mit der in der jeweiligen Tintenkammer befindlichen
Tinte zu ermöglichen.
[0003] Solche Patronen sind beispielsweise in der EP 1 000 753 A1 beschrieben. Die Tintenauslassöffnung
zum Austritt von Tinte wird bei diesen Patronen von einem Ventilkörper verschlossen,
gegen den die Tintennadel des Druckers beim Einsetzen der Patronen zum Anliegen kommt.
Der Ventilkörper ist mittels einer Feder oder mittels eines mit dem Körper einstückig
ausgefertigten elastischen Abschnitts gegen ein Dichtelement vorgespannt, welches
die Tintenauslassöffnung der Tintenkammer teilweise verschließt. Beim Einführen der
Tintennadel des Tintenstrahldruckers liegt das Dichtelement abdichtend an der Tintennadel
an, während diese den Ventilkörper in Richtung der Tintenauslassöffnung der Tintenkammer
gegen die Federkraft drückt, um die Öffnung freizugeben.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tintenpatrone mit Tintenauslassventil
für einen Tintenstrahldrucker anzugeben, welche möglichst einfach und mit geringem
Kostenaufwand herstellbar ist sowie eine hohe Funktionssicherheit aufweist.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tintenpatrone nach Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker weist mindestens
eine Tintenkammer, welche zumindest teilweise mit einem porösen Tintenabsorbierungsmittel,
bestehend aus einem oder mehreren porösen Elementen, gefüllt ist, mit jeweils einer
Öffnung für den Austritt von Tinte aus der Tintenkammer sowie jeweils einen dieser
zugeordneten Ventilkörper auf, wobei der Ventilkörper so angeordnet ist, dass er durch
die elastischen Eigenschaften des porösen Tintenabsorbierungsmittels mit dem er in
unmittelbarem oder mittelbarem mechanischen Kontakt steht, in einer Verschlussposition
gehalten wird, in der keine Tinte nach außen treten kann.
[0006] Poröse Tintenabsorbierungsmittel, wie beispielsweise Schwämme, Filz oder ähnliche
Materialien, werden häufig in die Tintenkammer einer Tintenpatrone eingesetzt, um
die gespeicherte Tinte im Falle auftretender Beschleunigungskräfte mechanisch zu dämpfen
und so eine sichere Versorgung des Druckkopfs mit Tinte zu gewährleisten. Weiter erzeugen
die Kapillarkräfte des porösen Materials im Tintensystem einen Unterdruck relativ
zum Umgebungsdruck. Dieser ist wünschenswert, um beispielsweise ein unbeabsichtigtes
Auslaufen der Tinte zu vermeiden. Gemäß der Erfindung erfüllt das poröse Tintenabsorbierungsmittel
eine weitere Funktion, indem es die Feder oder den elastischen Abschnitt des
[0007] Ventilkörpers ersetzt und mit seinen elastischen Eigenschaften dessen Öffnungsbewegung
eine Gegenkraft entgegen setzt, wodurch die Tintenauslassöffnung geschlossen bleibt.
[0008] Beim Einführen der druckerseitigen Tintennadel wird der Ventilkörper gegen den Widerstand
des porösen Tintenabsorbierungsmittels in Richtung des Innenraums der Tintenkammer
geschoben, so dass das Tintenauslassventil geöffnet wird und den Tintenfluss zum Druckkopf
ermöglicht. Der Ventilkörper wird dabei durch die Tintennadel, bzw. das Tintenanschlusselement,
des Druckers in Öffnungsstellung gehalten. Wird die Tintennadel beim Entnehmen der
Patrone wieder aus derselben herausgezogen, so bewirkt die elastische Rückstellkraft
des porösen Materials eine in Richtung Tintenauslassöffnung gerichtete Bewegung des
Ventilkörpers und somit ein Verschließen des Tintenauslasses. Für die Ausführung der
Erfindung ist es notwendig, dass das eingesetzte poröse Tintenabsorbierungsmittel
eine gewisse dauerhafte Elastizität aufweist, um die Federfunktion erfüllen zu können.
Als poröses Tintenabsorbierungsmittel eignen sich deshalb insbesondere elastische
Schwämme.
[0009] Das erfindungsgemäße Zusammenwirken zwischen porösem Tintenabsorbierungsmittel und
Ventilkörper weist zudem den Vorteil auf, dass in Öffnungsstellung des Ventils das
poröse Element im Tintenauslassbereich komprimiert wird und der Tintenfluss infolge
lokal erhöhter Kapillarkraft gezielt in Auslassrichtung gelenkt wird, während beim
Verschließen des Ventils der umgekehrte Effekt eintritt, wonach sich die ursprüngliche
Schwammporendichte wieder einstellt und gerade eine kapillarische Unterstützung des
Tintenflusses zum Tintenauslass hin in vorteilhafter Weise nicht eintritt.
[0010] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Tintenpatrone eine
Vorkammer auf, die durch eine Öffnung in der Außenwand der Tintenpatrone mit dem Innenraum
der Tintenkammer in fluidmechanischer Verbindung steht und die auf ihrer, der Öffnung
gegenüberliegenden Seite, durch ein Dichtelement verschlossen ist. Das Dichtelement
kann beispielsweise aus einem elastischen Material in Form eines Hohlzylinders bestehen,
der einseitig von einer Zylindergrundfläche als Bodenteil begrenzt ist, und der mit
seiner offenen Seite der Tintenauslassöffnung zugewandt, in die Vorkammer eingesetzt
ist. Die Vorkammer wird auf diese Weise vom Bodenteil des becherförmigen Dichtelements
verschlossen, welches beispielsweise eine schlitzförmige Sollbruchstelle aufweisen
kann, die ein leichteres Eindringen der Tintennadel, bzw. des Tintenanschlussstutzens,
beim Einsetzten der Tintenpatrone in den Drucker ermöglicht und zuverlässig ein Austreten
von Tinte im Bereich des Tintennadelschafts während des Betriebs, auch nach wiederholtem
Herausnehmen und Wiedereinsetzen der Tintenpatrone in den Drucker, garantiert. Die
Dichtfunktion während der Verwendung der Tintenpatrone im Drucker ergibt sich aus
dem elastischen Anliegen des Bodenteils des becherförmigen Dichtelements an der Tintennadel.
Beim Entnehmen der Tintenpatrone aus dem Drucker verschließt sich die schlitzförmige
Sollbruchstelle des Dichtelements infolge der elastischen Eigenschaften des verwendeten
Materials und wirkt dadurch sowohl einem Eintrocknen der Tinte in der Vorkammer als
auch deren Auslaufen entgegen.
[0011] Generell kann die Funktion des Dichtelements auch von einer elastischen Siegelfolie
auf der nach außen offenen Seite der Vorkammer erfüllt werden. Gegenüber der Siegelfolie
weist ein elastisches Dichtelement insbesondere bei längerer Gebrauchsdauer und mehrmaligem
Einsetzten der Tintenpatrone in den Drucker eine erhöhte Auslaufsicherheit auf.
[0012] Der Ventilkörper kann so angeordnet sein, dass er in seiner Verschlussposition die
Öffnung der Tintenkammer abdichtend verschließt. Dies bedeutet, dass die Abdichtung
durch den Ventilkörper direkt an der Öffnung der Tintenkammer stattfindet.
[0013] Die Abdichtung kann zum einen dadurch verwirklicht werden, dass Ventilkörper und
Öffnung passgenau aufeinander abgestimmt sind, etwa durch die Verwendung formstabiler
Werkstoffe wie vorzugsweise entsprechende Kunststoffe oder aber auch Metall oder Keramik.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Ventilkörper zumindest in dem Bereich,
in dem er mit dem Rand der Öffnung in Berührung kommt, elastisch auszubilden, was
bei Kunststoffkomponenten auch allein durch entsprechende Formgebung der Kontaktzonen
möglich ist und/oder durch die Verwendung geeigneter elastischer Materialien, beispielsweise
Teflon, Gummi oder weicher Thermoplaste.
[0014] Gemäß einer Alternative oder zusätzlich dazu, kann der Ventilkörper so angeordnet
sein, dass er in seiner Verschlussposition abdichtend am Dichtelement der Vorkammer
anliegt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Raum in der Vorkammer, der
sich zwischen Ventilkörper und Öffnung befindet, ebenfalls abgedichtet ist und damit
keine Tinte aus der Vorkammer austreten kann, wenn die Tintenpatrone wieder aus dem
Drucker entnommen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Ventilkörper
einen inneren Hohlraum für das Einführen der Tintennadel eines Druckers aufweist,
wobei der Hohlraum nach einer Seite hin offen ist und das Dichtelement in der Verschlussposition
des Ventils diese offene Seite begrenzt. Bei dieser Ausführungsform tritt die Tintennadel
beim Einsetzen der Tintenpatrone in den Drucker durch das Dichtelement hindurch in
den inneren Hohlraum des Ventilkörpers ein. Mit dem Anstoßen der Tintennadel an der
dem Auslass gegenüberliegenden Innenseite des Ventilkörpers wird dieser aus der Verschlussposition
in Richtung Tintenkammeröffnung vom Bodenteil des Dichtelements weg bewegt, wodurch
eine fluidmechanische Verbindung zwischen Tintenkammer und Tintennadel ermöglicht
wird.
[0015] Vorzugsweise ist der Ventilkörper als Kugel ausgebildet. Hierbei handelt es sich
um eine besonders einfach und kostengünstig herzustellende Ausführungsform. Es können
selbstverständlich jedoch auch andere Formen für den Ventilkörper gewählt werden.
So ist es beispielsweise möglich, den Ventilkörper im Wesentlichen in Form eines geraden
Kegelstumpfs auszubilden, dessen Grundfläche ins Innere der Tintenkammer ragt und
am porösen Tintenabsorbierungsmittel anliegt, während dessen Spitze im Betriebszustand
im mechanischen Kontakt mit der Tintennadel steht.
[0016] Insbesondere bei der Ausführungsform des Ventilkörpers als einseitig geschlossener
Hohlzylinder, hat sich eine Ausbildung der mit dem porösen Tintenabsorbierungsmittel
im Eingriff stehenden Zylindergrundfläche in der Form eines Kugelabschnitts als besonders
geeignet erwiesen. Durch geeignete Profilierung der Stirnseite der Zylinderfläche
ist dabei eine optimale Dichtwirkung zu gewährleisten.
[0017] Unabhängig von der geometrischen Form des Ventilkörpers ist es vorteilhaft, wenn
dessen Tintennadelkontaktzone eine Ausnehmung aufweist, welche im Wesentlichen der
Geometrie des Gegenstücks, also der Tintennadel, bzw. des Tintenanschlusselements,
entspricht, und damit eine definierte Bewegung des Ventilkörpers in Längsrichtung
des Dichtelements ermöglicht.
[0018] Die Aufgabe der Erfindung wird des Weiteren durch eine Tintenpatrone nach Anspruch
7 gelöst. Die Tintenpatrone weist mindestens eine Tintenkammer mit jeweils einer Tintenauslassöffnung
sowie jeweils einen dieser zugeordneten Ventilkörper auf, wobei der Ventilkörper zumindest
teilweise aus einem elastischen Material hergestellt ist, innen hohl ist und eine
schlitzförmige Öffnung bzw. einen Schlitz umfasst. In der Verschlussposition des Ventils,
also bei nicht in den Drucker eingesetzter Tintenpatrone, ist dieser Schlitz, der
den Ventildurchlass bildet, geschlossen. Erst beim Einsetzen der Tintenpatrone in
den Drucker öffnet sich der Schlitz, infolge der durch den Kontakt mit der Tintennadel,
bzw. dem Tintenanschlusselement, bewirkten Deformation des Ventilkörpers. Die möglichen
Schlitzformen sind einzig durch die Forderung begrenzt, wonach eine zuverlässige Öffnung
des Schlitzes unter Einwirkung der Tintennadel möglich sein muß. Vorteilhaft wird
der Schlitz so ausgeführt, dass er im unbenutzten Zustand durch eine Spritzhaut verschlossen
ist und erstmals unter Einwirkung der Tintennadel im Drucker geöffnet wird. Der mit
einer Spritzhaut verschlossene Schlitz erfüllt die Funktion einer Auslaufsicherung
für die neue, unbenutzte Tintenpatrone. Wird zudem die Tintenauslassöffnung, wie nach
dem Stand der Technik üblich, zu diesem Zweck mit einer Siegelfolie aus Kunststoff
oder Metall oder einem Verbund aus beiden Werkstoffen verschlossen, die ebenfalls
beim erstmaligen Einsetzen der Tintenpatrone in den Drucker von der Tintennadel durchstoßen
wird, so bildet die Spritzhaut eine zusätzlich Auslaufsicherung.
[0019] Anders als bei den bislang beschriebenen Ausführungsformen übt hier nicht das poröse
Tintenabsorbierungsmittel die Federfunktion aus, um den Ventilkörper in seiner Verschlussposition
zu halten. Die Federfunktion wird hier vielmehr durch die Elastizität des Ventilkörpers
selbst gewährleistet. Geeignete Materialien für diesen Ventilkörper sind beispielsweise
Gummi, Elastomere und weiche Thermoplaste.
[0020] Der Schlitz bzw. die schlitzförmige Öffnung ist vorzugsweise an einer seitlichen
Wand des Ventilkörpers angeordnet, so dass er nicht mit der Spitze der Tintennadel
in Berührung gelangt. Durch das Einführen der Tintennadel und die damit verbundene
Deformation des Ventilkörpers, der als Hohlkörper ausgebildet ist und der bei der
in den Drucker eingesetzter Tintenpatrone in unmittelbarer fluidmechanischer Verbindung
mit der Tintenkammer und der Tintennadel steht, wird der Schlitz geöffnet und erlaubt
den Tintenfluss von der Tintenkammer zum Druckkopf.
[0021] Bei der Deformation des Ventilkörpers kann es sich entweder um eine Dehnung oder
um eine Stauchung handeln. Eine Stauchung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass
die Kraft, welche die Tintennadel auf den Ventilkörper ausübt, auf eine äußere Wand
des Ventilkörpers einwirkt, der in der Tintenkammerwand befestigt ist. Eine Dehnung
kann dadurch realisiert werden, dass die Tintennadel beim Einsetzen der Tintenpatrone
in den Drucker auf eine innere Wand des Ventilkörpers einwirkt und der Ventilkörper
an demjenigen Ende an der Wand der Tintenkammer, bzw. Vorkammer, befestigt ist, die
der Angriffsposition der Tintennadel entgegengesetzt ist.
[0022] Vorzugsweise ist der Schlitz entweder im Wesentlichen horizontal oder im Wesentlichen
vertikal, bezogen auf die Wirkrichtung der durch die Tintennadel aufgebrachten Kraft,
angeordnet. Dabei ist erstgenannte Ausführungsform dann vorzuziehen, wenn die Tintennadel
eine Dehnung des Ventilkörpers bewirkt, und die zweit genannte Ausführungsform, wenn
die Tintennadel eine Stauchung des Ventilkörpers zu einer maximalen Öffnung des Schlitzes
bewirkt. Der Eingriff der Tintennadel erfolgt dabei jeweils in Längsrichtung der Vorkammer,
bzw. im Wesentlichen orthogonal zu Tintenauslassebene.
[0023] Der Ventilkörper der erfindungsgemäßen Tintenpatrone kann verschiedene Formen aufweisen.
Als besonders geeignet hat sich ein Ventilkörper erwiesen, dessen Oberfläche die Form
eines Kugelabschnitts oder einer Kugel aufweist und der im Zusammenwirken mit dieser
den Tintenfluss ermöglicht oder unterbricht, mithin eine Öffnungs- und eine Verschlussposition
einnimmt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Ventilkörper als einseitig
durch eine Zylindergrundfläche verschlossener Hohlzylinder ausgebildet, wobei die
Außenseite der Zylindergrundfläche des Dichtelements umfasst und die im Innern des
Hohlzylinders liegende Innenseite der Zylindergrundfläche die Tintennadelkontaktzone
aufweist.
[0024] Die erfindungsgemäße Tintenpatrone kann eine Vorkammer aufweisen, die durch die Öffnung
in der Außenwand der Tintenpatrone mit dem Innenraum der Tintenkammer in fluidmechanischer
Verbindung steht und die, auf ihrer der Tintenauslassöffnung gegenüberliegenden Seite,
durch ein Dichtelement verschlossen ist. Innerhalb der Tintenkammer selbst kann sich
ein poröses Tintenabsorbierungsmittel befinden. Bei dieser Ausführungsform kann der
Ventilkörper beispielsweise an der Tintenauslassöffnung zwischen Tintenkammer und
Vorkammer angebracht sein. In diesem Fall wird die gesamte Vorkammer durch den Ventilkörper
gegen die Tintenkammer abgedichtet. Für den ausgangsseitigen Verschluss der Vorkammer
sorgt das Dichtelement, das analog zu der bereits geschilderten Ausführungsform ausgebildet
sein kann.
[0025] Eine weitere Möglichkeit der Anordnung des Ventilkörpers bei Vorhandensein einer
Vorkammer besteht darin, dass der Ventilkörper so angeordnet ist, dass er in seiner
Verschlussposition abdichtend am Dichtelement anliegt. In diesem Fall wird nicht die
Vorkammer gegen die Tintenkammer abgedichtet, sondem der Ventilkörper begrenzt, zusammen
mit dem Dichtelement, innerhalb der Vorkammer einen Hohlraum. In beiden Fällen wird
durch das Dichtelement gewährleistet, dass beim Einführen der Tintennadel keine Tinte
im Bereich des im Eingriff stehenden Tintennadelschafts auslaufen kann.
[0026] Die mechanische Verbindung des Ventilkörpers mit der Tintenpatrone kann allgemein
sowohl als feste als auch als lösbare Verbindung ausgeführt sein und beispielsweise
mittels Klemmen, Presssitz, Kleben oder Verschweißen erfolgen. So kann etwa, bei geeigneter
Ausformung des Dichtelements, dieses aufgrund seiner Eigenelastizität direkt in der
Tintenauslassöffnung der Tintenkammer eingeklemmt und gegen Verrutschen gesichert
werden, beispielsweise in der Art einer Snap-in-Verbindung. Eingeschlossen ist damit
natürlich auch die Möglichkeit, den Ventilkörper durch eine Siegelfolie auf der Tintenauslassöffnung
in der vorgesehenen Position zu haltern. Darüber hinaus besteht die weitere Möglichkeit,
den Ventilkörper einstückig mit der Tintenpatrone bei deren Herstellung, beispielsweise
mittels Spritzguss, auszuformen, wodurch sich in vorteilhafter Weise die Ventilmontage
erübrigt.
[0027] Die Aufgabe wird auch durch eine Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker nach
Anspruch 17 gelöst. Die Tintenpatrone weist mindestens eine Tintenkammer sowie einen
Ventilkörper, welcher zumindest teilweise aus einem elastischen Material hergestellt
ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen Stützabschnitt aufweist,
welcher spiralförmig ausgebildet ist und in seiner Verschlussposition Teil einer Wand
der Tintenpatrone oder eines in dieser enthaltenen Dichtelementes bildet, so dass
er die Tintenkammer abdichtend verschließt, und der unter Krafteinwirkung einer Tintennadel
eines Druckers in einer Weise elastisch verformt wird, dass er sich von der Wand oder
dem Dichtelement abhebt und eine Öffnung in der Wand oder dem Dichtelement freigibt.
Der spiralförmige Stützabschnitt des Ventilelements ist somit in der Verschlußposition
im Wesentlichen in einer Wand der Tintenkammer oder der Vorkammer oder des Dichtelements
integriert, wobei ein erstes Ende des spiralförmigen Stützabschnitts im Umfangsbereich
der Spirale in die Wand oder eine Wandfläche des Dichtelements übergeht und ein zweites
Ende des spiralförmigen Stützabschnitts den Mittelpunkt der Spirale umfasst. Das Dichtelement
kann in der Vorkammer der Tintenpatrone befestigt sein , wobei dessen innenliegendes,
der Tintenaustrittsöffnung der Tintenkammer zugeordnetes Ende, offen ist. Beim Einsetzen
der Tintenpatrone in den Drucker wird durch das Einwirken der Tintennadel, bzw. des
Tintenanschlusselements, der spiralförmige Stützabschnitt in Richtung der innenliegenden
Tintenauslassöffnung der Tintenkammer elastisch verformt, bzw. gestreckt, mithin das
Tintenauslassventil geöffnet, wodurch zwischen Tintenkammer und Tintennadel eine fluidmechanische
Verbindung hergestellt wird, und so der Tintenfluss von der Tintenpatrone zum Druckkopf
ermöglicht wird. Bei der Entnahme der Tintenpatrone aus dem Drucker wird der Verschlussabschnitt
durch die Rückstellkraft des als ebene Spiralfeder ausgebildeten Stützabschnitts wieder
in seine Ausgangslage, mithin in die Verschlussposition des Tintenauslassventils,
gebracht, wodurch die Tintenauslassöffnung der nicht im Drucker eingesetzten Tintenpatrone
dicht verschlossen wird.
[0028] Vorzugsweise ist bei der vorstehend geschilderten Ausführungsform das Dichtelement
mit dem spiralförmigen Stützabschnitt in einer Wand der Vorkammer der Tintenpatrone
in unmittelbarer fluidmechanischer Verbindung mit der Tintenauslassöffnung der Tintenkammer
angebracht. Die Spiralfläche verschließt dabei im Falle einer nicht in den Drucker
eingesetzten Tintenpatrone die Vorkammer und damit auch die Tintenpatrone. Von Vorteil
ist dabei eine einstückige Ausbildung des Stützabschnitts mit dem Dichtelement, das
wiederum bevorzugt mittels Klemmung in der Vorkammer fixiert ist. Selbstverständlich
kommen darüber hinaus auch alle anderen herkömmlichen Befestigungsmöglichkeiten, wie
bereits erwähnt, in Frage.
[0029] Ergänzend zu den vorgängig beschriebenen Lösungsvarianten, kann beispielsweise im
Innenraum des Dichtelements auch ein, beispielsweise scheibenförmiger, separater Verschlussabschnitt
auf dem mittigen Ende des spiralförmigen Stützabschnitts angebracht werden. Dabei
kann etwa dessen Fläche so ausgebildet werden, dass sie die gesamte Spiralfläche überdeckt
- vorzugsweise sogar einen Randüberstand gegenüber dieser aufweist -, um so auch eine
verbesserte Dichtwirkung bei der nicht im Drucker eingesetzten Tintenpatrone zu ermöglichen.
Der Verschlussabschnitt kann dabei sowohl scheibenförmig als auch im Wesentlichen
zylinderförmig ausgebildet werden, wobei die mechanische Stabilität bzw. Steifigkeit
des Verschlussabschnitts durch die Wahl geeigneter Materialien in Verbindung mit der
Wahl einer entsprechenden Zylinderhöhe gewährleistet wird. Die Dichtwirkung entsteht
hierbei zwischen der der Tintenkammer abgewandten Seite des Verschlussabschnitts und
der Stützabschnittswandung der Vorkammer, bzw. der das Tintenauslassventil beinhaltenden
Wandung der Tintenkammer.
[0030] Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist es auch möglich, dass der Verschlussabschnitt
innerhalb der Tintenkammer angeordnet ist und mit dem in der Wandung der Tintenkammer
ausgebildeten Stützabschnitt den Ventilkörper bildet.
[0031] Der Ventilkörper kann also des Weiteren einen Verschlussabschnitt aufweisen, wobei
der Stützabschnitt einstückig mit dem Verschlussabschnitt ausgebildet ist. Der Verschlussabschnitt
dichtet die Tintenauslassöffnung in der Verschlussposition des Ventils zusätzlich
ab und verhindert damit den Tintenaustritt aus einer nicht in den Drucker eingesetzten
Tintenpatrone. Beim Einsetzen der Tintenpatrone in den Drucker wird der Stützabschnitt
von der Tintennadel durch elastische Verformung aus seiner Ausgangsposition ausgelenkt,
wodurch der Tintenfluss zwischen Tintenkammer und Druckkopf ermöglicht wird. Wird
die Tintenpatrone aus dem Drucker entnommen, sorgt der elastische Stützabschnitt für
das Rückstellen des Verschlussabschnitts in seine Ausgangslage und damit für den Verschluss
der Tintenpatrone. Somit muss zumindest der Stützabschnitt aus einem elastischen Material
bestehen.
[0032] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stützabschnitt einstückig mit der
Wand oder dem Dichtelement ausgebildet. Alternativ dazu kann er als separates Element
ausgebildet und an der Wand bzw. dem Dichtelement beispielsweise durch Klebung befestigt
sein.
[0033] Gemäß der Variante nach Anspruch 23 weist die erfindungsgemäße Tintenpatrone mindestens
eine Tintenkammer mit einer Öffnung für den Austritt von Tinte sowie einen Ventilkörper,
welcher zumindest teilweise aus einem elastischen Material hergestellt ist und in
einer Verschlußposition die Öffnung abdichtend verschließt, auf, wobei der Ventilkörper
einen Stützabschnitt und einen Verschlussabschnitt aufweist und der Stützabschnitt
in Form mehrerer, insbesondere vier, Streben, die auf ihrer dem Verschlussabschnitt
gegenüberliegenden Seite durch einen Stützring miteinander verbunden sind, oder in
Form einer im Wesentlichen geschlossenen Wand mit mindestens einer Öffnung für den
Durchtritt von Tinte ausgebildet ist.
[0034] Der Stützabschnitt und der Verschlussabschnitt sind insbesondere einstückig ausgebildet.
Ein derartiger Ventilkörper für eine Tintenpatrone kann nämlich besonders einfach
hergestellt werden, beispielsweise durch Spritzgießen eines elastischen Kunststoffs.
Auch der Zusammenbau der Patrone mit dem Ventilkörper gestaltet sich bei dieser Ausführungsform
besonders einfach. Vorteilhaft wird der unter Einwirkung der Tintennadel vom Stützabschnitt
freigegebene Tintenauslass so ausgeführt, dass er im unbenutzten Zustand durch eine
Spritzhaut verschlossen ist und erstmals unter Einwirkung der Tintennadel im Drucker
geöffnet wird. Der mit einer Spritzhaut verschlossene Stützabschnitt erfüllt die Funktion
einer Auslaufsicherung für die neue, unbenutzte Tintenpatrone.Der Ventilkörper ist
vorzugsweise so in einem Dichtelement gelagert, dass der Stützabschnitt zumindest
in seinem der Tintenauslassöffnung benachbarten Teil an der Wand des Dichtelements
anliegt oder nur geringfügig von dieser beabstandet ist, so dass beim Einführen der
Tintennadel eines Druckers der Verschlussabschnitt gerade im Wesentlichen mittig in
Richtung der Tintennadelkraft, geführt wird. Die Wände des Dichtelements bzw. Einsatzes
wirken somit als Widerlager für den Stützabschnitt, damit dieser sich nur in die gewünschte
Richtung deformieren kann.
[0035] Gemäß einer Ausführungsform ist die Öffnung in einer Vorkammer ausgebildet, welche
mit der Tintenkammer über eine Kammeröffnung in fluidmechanischer Verbindung steht,
wobei der Ventilkörper im Inneren der Vorkammer befestigt ist. In diesem Fall wird
nicht die Kammeröffnung zwischen Tintenkammer und Vorkammer durch den Ventilkörper
verschlossen, sondern die in einer Außenwand der Vorkammer ausgebildete Öffnung. Vorzugsweise
ist diejenige Wand der Vorkammer mit der Öffnung versehen, welche der Kammeröffnung
gegenüberliegt. Der Ventilkörper kann beispielsweise zwischen der Wand der Vorkammer,
in der die Kammeröffnung ausgebildet ist, und der dieser gegenüberliegenden Wand mit
der Öffnung festgeklemmt sein. Hierbei handelt es sich um eine in der Herstellung
besonders einfache Ausführungsform, da für die Halterung des Ventilkörpers keine zusätzlichen
Mittel erforderlich sind.
[0036] Die Vorkammer kann seitliche Vorkammerwände sowie ein becherförmiges Dichtelement
aufweisen, dessen seitliche Wände zumindest teilweise an den seitlichen Innenwänden
der Vorkammer anliegen und dessen Bodenteil die Öffnung der Vorkammer nach außen hin
begrenzt, wobei der Ventilkörper zwischen der die Kammeröffnung enthaltenden Wand
der Tintenkammer und den Wänden des Dichtelements befestigt ist.
[0037] Gemäß einer Ausführungsform ist der Verschlussabschnitt in Form eines Voll- oder
Hohlzylinders ausgebildet.
[0038] Gemäß der Variante nach Anspruch 27 weist die Tintenpatrone mindestens eine Tintenkammer
mit einer Öffnung für den Austritt von Tinte sowie einen Ventilkörper auf, welcher
zumindest teilweise aus einem elastischen Material hergestellt ist und in einer Verschlußposition
die Öffnung abdichtend verschließt, wobei der Ventilkörper einen Stützabschnitt und
einen Verschlussabschnitt aufweist und wobei der Ventilkörper im wesentlichen becherförmig
ausgebildet ist.
[0039] Beim Einsetzen der Tintenpatrone in den Drucker wird die Wandung des becherförmigen
Ventilkörpers durch die mechanische Einwirkung der Tintennadel, bzw. des Tintenanschlusselements,
elastisch verformt, während das die Tintennadelkontaktzone bildende Bodenteil des
becherförmigen Ventilkörpers aus der Verschlussposition in Richtung Tintenkammer hin
bewegt wird. Dabei wird die fluidmechanische Verbindung zwischen der Tintenkammer
oder einer ihr zugeordneten Vorkammer und der Tintennadel durch die Tintenauslassöffnung
hergestellt, und damit der Tintenfluss vom Tintenbehälter zum Druckkopf ermöglicht.
[0040] Diese Ausführungsform des Tintenauslaufventils zeichnet sich durch ihre in einem
sehr weiten Bereich definiert einstellbare Ventilverschlusskraft aus und erlaubt damit
einen besonders auslaufsicheren Verschluss der Tintenpatrone außerhalb des Druckers.
Die Einstellung der Ventilverschlusskraft erfolgt dabei durch die Form, Dicke und
das Material der Wandung des becherförmigen Ventilkörpers. Das tintendichte Anliegen
der Tintennadel, bzw. des Tintenanschlusselements, an der Tintenauslassöffnung im
Betriebszustand der Tintenpatrone im Drucker, kann entweder durch gegenstückig konische
Gestaltung von Tintenauslassöffnung und Tintenanschlusselement sichergestellt werden,
wobei der Ventilkörper durch das Tintenanschlusselement aus seiner abdichtenden Stellung
in Längsrichtung zur Tintenkammer hin ausgelenkt wird, während gleichzeitig zuverlässig
ein Austreten von Tinte im Bereich des Schaftes des Tintenanschlusselements verhindert
wird. Zur Vermeidung von Tintenaustritt im Schaftbereich des Tintenanschlusselements
kann die Öffnung im Kontaktbereich auch elastisch gestaltet werden, was beispielsweise
durch die Verwendung eines elastischen Materials für den Tintenauslass der Tintenpatrone
oder durch ein oder mehrere entsprechende zusätzliche elastische Dichtelemente im
Tintenauslassbereich möglich ist. Grundsätzlich eignet sich damit diese Ventilvariante
auch für Tintenbehälter ohne poröses Tintenabsorbierungsmittel.
[0041] Gemäß einer Ausführungsform ist der Stützabschnitt des becherförmigen Ventilkörpers
vorzugsweise in Form eines im wesentlichen horizontalen Randabschnitts ausgebildet,
welcher mittelbar oder unmittelbar an der Tintenpatrone befestigt ist. Die mittelbare
Befestigung kann beispielsweise über ein in die Tintenkammer oder Vorkammer eingesetztes
Halteelement erfolgen, welches seinerseits an der Tintenpatrone befestigt ist. Sowohl
Ventilkörper als auch Halteelement können sowohl fest als auch lösbar mit der Tintenpatrone
verbunden werden.
[0042] Eine Möglichkeit der Befestigung des Ventilkörpers besteht darin, dass der Randabschnitt
mindestens ein Loch aufweist, wobei die Tintenpatrone bzw. ein Einsatz derselben mit
mindestens einem stiftförmigen Gegenstück zum Eingriff in das Loch ausgestattet ist.
Beim Einsetzen des Ventilkörpers wird der Randabschnitt jeweils mit dem stiftförmigen
Gegenstück in Eingriff gebracht. Die Lochdurchmesser werden, der einfacheren Montage
wegen, vorzugsweise etwas größer gewählt als die Durchmesser der stiftförmigen Gegenstücke.
Mittels Warmverformen der freien Enden der stiftförmigen Gegenstücke wird der Ventilkörper
sicher mit dem Tintenbehälter verbunden. Neben dieser Verbindungsart sind selbstverständlich
auch alle sonstigen gebräuchlichen lösbaren und nicht-lösbaren Verbindungsarten möglich.
Als besonders geeignet hat sich eine Ausführungsform mit 6 bis 10, insbesondere 8,
Löchern im Randabschnitt des Ventilkörpers und einer entsprechenden Anzahl von stiftförmigen
Gegenstücken erwiesen.
[0043] Gemäß einer Ausführungsform kann insbesondere der Stützabschnitt becherförmig ausgebildet
sein, wobei die Becherwandung mindestens eine Öffnung zum Durchtritt der Tinte aufweist.
Von Vorteil ist dabei eine einstückige Ausbildung des Stützabschnitts mit einem beispielsweise
zylinderförmigen Verschlussabschnitt. Ein derartiger Ventilkörper für eine Tintenpatrone
kann nämlich besonders einfach hergestellt werden, beispielsweise durch Spritzgießen
eines elastischen Kunststoffs. Auch der Zusammenbau der Patrone und des Ventilkörpers
gestaltet sich bei dieser Ausführungsform besonders einfach. Vorteilhaft wird der
unter Einwirkung der Tintennadel vom Stützabschnitt freigegebene Tintenauslass so
ausgeführt, dass er im unbenutzten Zustand durch eine Spritzhaut verschlossen ist
und erstmals unter Einwirkung der Tintennadel im Drucker geöffnet wird. Der mit einer
Spritzhaut verschlossene Stützabschnitt erfüllt die Funktion einer Auslaufsicherung
für die neue, unbenutzte Tintenpatrone.
[0044] Grundsätzlich können alle elastischen Ventilkörper im Zusammenwirken mit der Tintenauslassöffnung
gleichzeitig die Funktion des Abdichtens des Tintennadelschafts während der Benutzung
der Tintenpatrone im Drucker und des Verschließens der Tintenkammer beim Entfernen
der Tintenpatrone aus dem Drucker erfüllen, so dass auf ein zusätzliches Dichtelement
verzichtet werden kann. Selbstverständlich kann ein solches Dichtelement dennoch ergänzend
eingesetzt werden. Da infolge der Elastizität des Ventilkörpers dieser beim Entnehmen
der Tintenpatrone aus dem Drucker wieder seine Ausgangslage einnimmt, erübrigt sich
die Verwendung eines zusätzlichen Federelements.. Beim Einsetzen der Tintenpatrone
in den Drucker bewirkt das Eindringen der Tintennadel die Freigabe der Tintenauslassöffnung
gegen den Widerstand des elastischen Ventilkörpers. Grundsätzlich eignet sich damit
diese Ventilvariante auch für Tintenbehälter ohne poröses Tintenabsorbierungsmittel.
[0045] Die Erfindung wird nunmehr anhand bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung mittels
der beigefügten Zeichnung erläutert, in der
Fig. 1 eine erste Ausführungsform nach dem ersten Prinzip des Tintenauslassventils
einer erfindungsgemäßen Tintenpatrone im Querschnitt zeigt;
Fig. 2a bis 2c eine weitere Ausführungsform nach dem ersten Prinzip einer erfindungsgemäßen
Tintenpatrone im Querschnitt, sowie in Detailansicht zeigen;
Fig. 3a bis 3c eine weitere Ausführungsform im Querschnitt zeigen, bei der der Ventilkörper
nicht die Kammeröffnung, sondern die Tintenauslassöffnung in der Vorkammer abdichtet;
Fig. 4 eine erste Ausführungsform des Tintenauslassventils einer erfindungsgemäßen
Tintenpatrone gemäß einem zweiten Prinzip im Querschnitt zeigt;
Fig. 4a bis 4c das Funktionsprinzip der Ausführungsform von Fig. 4 zeigen;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform gemäß dem zweiten Prinzip der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 5a bis 5c das Funktionsprinzip der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform veranschaulichen;
Fig. 6a und 6b eine erste Ausführungsform des Tintenauslassventils einer erfindungsgemäßen
Tintenpatrone gemäß einem dritten Prinzip zeigen, wobei Fig. 6a eine Querschnittsansicht
mit dem Ventilkörper in der Verschlussposition und Figur 6b eine perspektivische Ansicht
des Ventilkörpers in der Öffnungsposition darstellen;
Fig. 6c bis 6e eine Ausführungsform ähnlich derjenigen der Figuren 6a und 6b in perspektivischer
Ansicht bzw. von unten in der geschlossenen Position und in perspektivischer Ansicht
in der geöffneten Position zeigen, wobei der Ventilkörper ausschließlich aus einem
Stützabschnitt besteht;
Fig. 7a und 7b einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Tintenauslassventils
einer erfindungsgemäßen Tintenpatrone nach dem vierten Prinzip darstellen, wobei sich
in Fig. 7a der Ventilkörper in seiner Verschlussposition und in Fig. 7b in seiner
Öffnungsposition befindet;
Fig. 8 ein weiteres Beispiel eines Ventilkörpers zeigt, wie er in den Fig. 7a und
7b eingesetzt ist; und
Fig. 9a und 9a eine weitere Ausführungsform des Tintenauslassventils einer erfindungsgemäßen
Tintenpatrone zeigen, die nach dem dritten Prinzip arbeitet, wobei die linke Hälfte
von Fig. 8a den Ventilkörper in seiner Verschlussposition und die rechte Hälfte von
Fig.9a denselben Ventilkörper in seiner Öffnungsposition zeigen und Fig. 9b eine Explosionsdarstellung
des Ventilkörpers, des diesen aufnehmenden Vorkammerbereichs sowie eines Tintenanschlussstutzens
des Druckers ist.
[0046] In Fig. 1 is eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tintenpatrone zu
sehen, bei der die Tintenkammer mit einem porösen Tintenabsorbierungsmittel 1 gefüllt
ist, das bei dieser Ausführungsform auch dazu dient, einen Ventilkörper 4 in einer
Öffnung 3 der Tintenkammer elastisch zu haltern, so dass diese abdichtend verschlossen
wird. Bei dem porösen Tintenabsorbierungsmittel 1 kann es sich beispielsweise um einen
Schwamm handeln, in dem der Tintenvorrat der Patrone gespeichert ist.
[0047] Die Tintenpatrone weist in dieser Ausführungsform eine Vorkammer 2 auf, die auf der
einen Seite von der die Tintenauslassöffnung 3 aufweisenden Wand der Tintenpatrone
und auf der gegenüberliegenden Seite von einem Dichtelement 5 begrenzt wird, das die
Vorkammer nach außen abdichtend verschließt. Das Dichtelement 5 ist mit einem zentralen
Septum 5a ausgebildet, das von der Tintennadel N beim Einsetzen der Patrone in den
Tintenstrahldrucker geöffnet und so erweitert wird, dass die Tintennadel N durch sie
hindurchtreten kann, wobei der Rand der Tintenauslassöffnung 5a abdichtend elastisch
an der eingeführten Tintennadel anliegt. Beim weiteren Einführen der Tintennadel N
berührt diese den kugelförmigen Ventilkörper 4 und wird gegen die elastische Rückstellkraft
des porösen Tintenabsorbierungsmittels in dessen Richtung bewegt, wodurch die Öffnung
3 freigegeben wird. Bis zum erstmaligen Gebrauch der Tintenpatrone ist das Septum
5a des Dichtelements 5 vorzugsweise durch eine Spritzhaut geschlossen.
[0048] In den Fig. 2a bis 2c ist eine analoge Ausführungsform gezeigt, bei der jedoch der
Ventilkörper 4 im Wesentlichen in Form eines geraden Kegelstumpfs ausgebildet ist,
dessen Grundfläche ins Innere der Tintenkammer ragt und am porösen Tintenabsorbierungsmittel
anliegt, während dessen Schnittfläche im Betriebszustand im mechanischen Kontakt mit
der Tintennadel steht. Die Grundfläche ist dabei als erster Kurzzylinderabschnitt
ausgeführt, die Dichtfläche als Kegelstumpf und die Spitze als zweiter Kurzzylinderabschnitt.
Der Ventilkörper 4 ist hier an seiner der Tintenkammer abgewandten Seite mit einer
Aussparung 4a ausgebildet, in die welche Tintennadel N beim Einsetzen der Tintenpatrone
in den Drucker eingreift, wodurch eine sichere Führung der Tintennadel gewährleistet
wird.
[0049] Anders als bei der vorhergehenden Ausführungsform ist das Dichtelement 5 hier als
becherförmiger Hohlzylinder, mit einseitiger Zylindergrundfläche als Bodenteil, ausgebildet,
wobei die Außenseite der Zylinderfläche, bzw. Becherwandung, an der Innenseite der
Wandung 2a der Vorkammer 2 anliegt und das Bodenteil des Bechers das freie Ende der
Vorkammer verschließt. In den Fig. 2a bis 2c kennzeichnen gleiche Bezugszeichen die
gleichen bzw. analoge Elemente wie in Fig. 1. Fig. 2a zeigt die erfindungsgemäße Tintenpatrone
im Querschnitt, während die Fig. 2b und 2c vergrößerte Detailansichten des Tintenauslassbereichs
der Tintenpatrone gemäß Fig. 2a sind. Fig. 2b zeigt den Ventilkörper 4 in seiner Verschlussposition,
ohne eingeführte Tintennadel N. Fig. 2c zeigt den Tintenauslassbereich im Betriebszustand
der in den Drucker eingesetzten Tintenpatrone, wobei die Tintennadel in die Aussparung
4a des Ventilkörpers 4 eingreift und diesen gegen die elastische Rückstellkraft des
porösen Tintenabsorbierungsmittels 1 beabstandet von der Tintenauslassöffnung hält,
so dass Tinte aus der Tintenkammer über Vorkammer und Tintennadel zum Druckkopf fliesen
kann.
[0050] Die Fig. 3a bis 3c zeigen eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tintenpatrone,
bei der der Ventilkörper 4 ebenfalls durch die elastischen Eigenschaften des porösen
Tintenabsorbierungsmittels 1 in seiner Verschlussposition gehalten wird. In diesem
Fall wird jedoch nicht die Tintenauslassöffnung 3 selbst verschlossen, sondern die
im Bodenteil des becherförmigen Dichtelements 5 vorgesehene Öffnung, mithin die Vorkammer
2. Der dem porösen Tintenabsorbierungsmittel zugewandte Teil des Ventilkörpers 4 weist
einen geringeren Durchmesser als die Tintenauslassöffnung 3 auf, durch die er in mechanischem
Kontakt mit dem porösen Tintenabsorbierungsmittel steht und bildet mit der Tintenauslassöffnung
der Tintenkammer einen Ringspalt 3a, so dass Tinte stets, d. h. in jeder Position
des Ventilkörpers 4, aus der Tintenkammer in die Vorkammer 2 gelangen kann. Die Oberfläche
des sich in der Tintenauslassöffnung befindlichen Teils des Ventilkörpers kann dabei
auch Rillen in Längsrichtung aufweisen, wodurch sich die Ringspaltfläche bzw. die
fluidmechanische Verbindung zwischen Tintenkammer und Vorkammer vergrößert. Ebenso
wie in den Ausführungsformen der Fig. 2a bis 2c ist das Dichtelement 5 hier als becherförmiger
Einsatz ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform wird die Tintennadel in das Innere
eines Hohlraums 6 eingeführt, der in dem Ventilkörper 4 ausgebildet ist. Um eine optimale
Dichtwirkung zwischen der Stirnseite der Zylinderfläche des becherförmigen Ventilkörpers
und dem Dichtelement 5 zu ermöglichen, wird die Stimseite beidseitig schneidenförmig
angefast.
[0051] In den Fig. 4 bis 4c ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die nach einem
anderen Prinzip als die zuvor gezeigten Ausführungsformen arbeitet. Der Ventilkörper
4' ist hier aus einem elastischen Material hergestellt, beispielsweise Gummi, und
ist in der gezeigten Figur an der Öffnung 3' befestigt, so dass er diese abdichtend
verschließt. In der Tintenkammer kann sich wiederum ein poröses Tintenabsorbierungsmittel
1 befinden, in dem die Tinte gespeichert ist. Das poröse Tintenabsorbierungsmittel
erfüllt hier jedoch nicht die Funktion einer Rückstellfeder für den Ventilkörper.
Der Ventilkörper 4' ist hier in Form einer Halbkugel ausgebildet, deren Ränder einen
Vorsprung 3'b der Öffnung 3' umspannen, so dass ein sicherer Sitz des Ventilkörpers
4' in der Öffnung 3' gewährleistet ist. Der Ventilkörper 4' ist mit mindestens einem
seitlichen Schlitz 7 ausgebildet, welcher in den Fig. 4a bis 4c dargestellt ist. Diese
Figuren veranschaulichen die prinzipielle Funktion des in Fig. 4 gezeigten Ventils
am Beispiel eines innen hohlen Gummiballes. In entspanntem Zustand des Gummiballes,
wie er in Fig. 4a gezeigt ist, ist der Schlitz geschlossen. Diese Position entspricht
der Verschlussposition des Ventilkörpers 4' von Fig. 4. Wenn nun, wie in Fig. 4b dargestellt,
eine Kraft F gegen den gegenüber der Krafteinleitungsstelle gehalterten Gummiball
wirkt und diesen staucht, öffnet sich der Schlitz, so dass in der Ausführungsform
von Fig. 4 eine fluidmechanische Verbindung zwischen Tintenkammer und Vorkammer 2'
entsteht. Bei Wegfall der Kraft geht der Gummiball aufgrund seiner Elastizität wieder
in seine Ausgangsposition zurück, wobei sich, wie in Fig. 4c gezeigt, der Schlitz
schließt. Der Schlitz ist hier in Richtung der angreifenden Kraft angeordnet, was
in der Ausführungsform nach Fig. 4 der Krafteinwirkung durch die Tintennadel auf den
Ventilkörper 4' entspricht. Unterhalb der Vorkammer befindet sich hier eine optionele
Siegelfolie, deren Funktion bereits erläutert wurde.
[0052] Fig. zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei das Wirkprinzip im Wesentlichen
dem gemäß Fig. 4 entspricht. Der Ventilkörper 4' ist hier als Hohlzylinder ausgebildet,
welcher einen Schlitz 7 aufweist, der in den Fig. 5a bis 5c gezeigt ist. Bei dieser
Ausführungsform wird nicht die Öffnung 3, sondern der Innenraum der Vorkammer 2' gegen
das Dichtelement 5' abgedichtet. Fig. 5a zeigt den Ventilkörper 4' in seiner Verschlussposition.
Der horizontale Schlitz 7 ist vollständig geschlossen, so dass keine Tinte in das
Innere des als Hohlzylinder ausgebildeten Ventilkörpers gelangen kann. Durch Krafteinwirkung
auf das Bodenteil des becherförmigen Ventilkörpers, der an seinem offenen Ende befestigt
ist, erfährt dieser eine Dehnung, wodurch sich der parallel zum Bodenteil in der Zylinderfläche
angeordnete Schlitz öffnet. Bei Wegfall der Kraft kehrt der Ventilkörper aufgrund
seiner Elastizität wieder in seine Ausgangsposition zurück, wobei sich, wie in Fig.
5c gezeigt, der Schlitz schließt. Beim Einsetzten einer Tintenpatrone mit einem Tintenauslassventil
gemäß Fig. 5 in den Drucker, bewirkt demzufolge die Tintennadel beim Kontakt mit der
Innenseite des in der Vorkammer angeordneten Bodenteils des Ventilkörpers 4'eine Dehnung
desselben in dessen Längsrichtung, mithin die Öffnung des Schlitzes und somit eine
fluidmechanische Verbindung zwischen Tintenkammer, Vorkammer, Tintennadel und Druckkopf.
Wie dies zu erkennen ist, kann auch hier eine optionale Siegelfolie vorgesehen werden.
[0053] In den Fig. 6a und 6b ist jeweils ein weiterer Ausschnitt einer erfindungsgemäßen
Tintenpatrone gezeigt, deren Verschluss nach einem dritten Prinzip erfolgt. Die Tintenpatrone
weist hier eine Bodenwand einer Tintenkammer oder Vorkammer, die mit der Tintenkammer
in fluidmechanischer Verbindung steht, oder eine Wand eines eingesetzten Dichtelementes
auf, wobei ein Stützabschnitt 4a" eines Ventilkörpers 4" Teil dieser Wand ist. Hierunter
ist zu verstehen, daß der Stützabschnitt entweder einstückig mit der Wand ausgebildet
oder an ihr befestigt ist. Der Ventilkörper 4" befindet sich in der Darstellung von
Fig. 6a in seiner Verschlussposition. Neben dem Stützabschnitt 4a", welcher die Form
einer ebenen Spirale aufweist, umfasst der Ventilkörper in der gezeigten Ausführungsform
auch einen Verschlussabschnitt 4b", der hier in Form einer kreisförmigen Scheibe ausgebildet
ist.. In Fig. 6b ist der Ventilkörper in seiner Öffnungsposition dargestellt, die
er einnimmt, wenn er von der druckerseitigen Tintennadel N in Richtung des Inneren
der Tintenkammer ausgelenkt wird. Der spiralförmige Stützabschnitt wird dadurch elastisch
verformt bzw. gedehnt und übt zusammen mit dem daran befestigten Verschlussabschnitt
4b" eine elastische Rückstellkraft in Richtung seiner Ausgangslage aus, um beim Entfernen
der Tintenpatrone aus dem Drucker, bzw. beim Herausziehen der Tintennadel, die Tintenauslassöffnung
zu verschließen.
[0054] Die Figuren 6c bis 6e zeigen eine ähnliche Ausführungsform wie diejenige der Figuren
6a und 6b, jedoch mit dem Unterschied, dass der Ventilkörper 4" hier keinen separaten
Verschlussabschnitt aufweist. Vielmehr wird die Dichtungs- und Verschlußfunktion hier
ausschließlich von dem spiralförmigen Stützabschnitt 4b" wahrgenommen.
[0055] Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tintenpatrone mit einem Verschluss,
der nach dem dritten erläuterten Prinzip wirkt, ist in den Fig. 7a und 7b dargestellt.
Der Ventilkörper 4" ist hier zwischen der Kammeröffnung 8 in einer Außenwand der Tintenkammer
und einem Dichtelement 5" in der Vorkammer 2" angebracht. Das Dichtelement 5" ist
hier als Hohlzylinder in Becherform ausgebildet, der mit seiner Zylinderaußenfläche
über eine definierte Höhe an der Innenfläche der Vorkammerwandung anliegt und dessen
Grundfläche, bzw. dessen Bodenteil, die Vorkammer verschließt und im Betriebszustand
der Tintenpatrone von der Tintennadel durchstochen wird. Das Bodenteil weist dabei
vorzugsweise eine Sollbruchstelle in der oben beschriebenen Art auf. Diese so gebildete
Tintenauslassöffnung stellt die fluidmechanische Verbindung zwischen Tintenkammer
und Druckkopf her. In der Verschlussposition des Tintenauslassventils, die in Fig.
7a dargestellt ist, liegt der Ventilkörper 4a" mit seinem Verschlussabschnitt 4b"
an der Tintenauslassöffnung des Dichtelements 5" an, so dass er diese abdichtend verschließt.
Der Ventilkörpers 4" ist an seinem der Kammeröffnung zugewandten Ende des Stützabschnitts
4a" hier mittels Snap-in-Verbindung mit dem Dichtelement 5" verbunden; daneben sind
selbstverständlich auch alle sonstigen gebräuchlichen lösbaren und festen Verbindungsarten
möglich. Wird nun eine Tintennadel N eines Druckers über die Tintenauslassöffnung
in dem Dichtelement 5" in die Vorkammer 2" eingeführt, so drückt sie mit ihrer Spitze
gegen den Verschlussabschnitt 4b" des Ventilkörpers, so dass sich der Stützabschnitt
4a" deformiert und die Tintenauslassöffnung freigibt. Damit die Tinte bei dieser Ausführungsform
in die Vorkammer 2" gelangen kann, ist es notwendig, dass der Stützabschnitt 4a" des
Ventilkörpers 4" mindestens eine Öffnung 4d" aufweist, durch die hindurch eine ausreichende
Menge von Tinte über die Tintennadel zum Druckkopf gelangen kann. Ein Beispiel eines
solchen Ventilkörpers ist in Fig. 8 dargestellt. Hierbei wird der Stützabschnitt 4a"
von vier elastischen Streben gebildet, die an ihrer der Tintenkammer zugewandten Seite
durch eine im Wesentlichen ringförmige Haltestruktur, bzw. einen Stützring 4c", und
an ihrer der Tintenauslassöffnung zugewandten Seite durch den Verschlussabschnitt
4b" miteinander verbunden sind. Zumindest die Streben sind hier aus einem elastischen
Material hergestellt, welches ein sicheres Anliegen des Verschlussabschnitts der Ventilkörpers
auf der Tintenauslassöffnung des Dichtelements 5" der Tintenpatrone im Lagerzustand
ermöglicht.
[0056] In den Fig. 9a und 9b ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tintenpatrone
in vergrößerter Teilansicht dargestellt. Diese Ausführungsform arbeitet ebenfalls
nach dem dritten beschriebenen Prinzip. Der Ventilkörper 4" ist hier becherförmig
mit konischer Becherwandung ausgebildet, wobei der Stützabschnitt 4a" desselben im
Wesentlichen zur Tintenauslassebene die Form eines parallelen Randabschnitts aufweist.
In der Verschlussposition, wie sie in der linken Hälfte von Fig. 9a gezeigt ist, liegt
der konische Verschlussabschnitt 4b" des Ventilkörpers 4" in der Tintenauslassöffnung
3" abdichtend an. Beim Einsetzen der Tintenpatrone in den Drucker wird, unter mechanischer
Einwirkung des Tintenanschlusselements, bzw. der Tintennadel N, des Druckers, durch
die Tintenauslassöffnung 3" auf den Verschlussabschnitt 4b", eine fluidmechanische
Verbindung zwischen Tintenkammer und Tintennadel hergestellt, wobei sich der Stützabschnitt
4a" des Ventilkörpers deformiert; das entsprechend geöffnete Tintenauslassventil ist
in der rechten Hälfte von Fig. 9a dargestellt. Der Befestigung des Ventilkörpers 4"
an bzw. in der Tintenpatrone dienen hier mehrere Löcher 10 im Randabschnitt des Ventilkörpers,
wie deutlich in Fig. 9b zu sehen. Beim Einsetzen des Ventilkörpers 4" in die Tintenpatrone
werden diese Löcher mit den stiftförmigen Gegenstücken 11 im Tintenauslassbereich
der Tintenpatrone befestigt.
1. Tintenpatrone für Tintenstrahldrucker, aufweisend mindestens eine Tintenkammer, welche
zumindest teilweise mit einem porösen Tintenabsorbierungsmittel (1) gefüllt ist, mit
einer Öffnung (3) für den Austritt von Tinte aus der Tintenkammer, sowie einen Ventilkörper
(4), dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) so angeordnet ist, dass er durch die elastischen Eigenschaften
des porösen Tintenabsorbierungsmittels (1) in einer Verschlussposition gehalten wird,
in der keine Tinte nach außen treten kann.
2. Tintenpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorkammer (2) aufweist, die durch die Öffnung (3) mit der Tintenkammer in
fluidmechanischer Verbindung steht, und die auf ihrer der Öffnung (3) gegenüberliegenden.
Seite durch ein Dichtelement (5) verschlossen ist.
3. Tintenpatrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) so angeordnet ist, dass er in seiner Verschlussposition die
Öffnung (3) der Tintenkammer abdichtend verschließt.
4. Tintenpatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper so angeordnet ist, dass er in seiner Verschlussposition am Dichtelement
(5) anliegt und dieses abdichtend verschließt.
5. Tintenpatrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einen inneren Hohlraum (6) für die Aufnahme einer Tintennadel eines
Druckers aufweist, wobei der Hohlraum (6) nach einer Seite hin offen ist, und das
Dichtelement in der Verschlussposition des Ventils an dessen offener Seite abdichtend
anliegt.
6. Tintenpatrone nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) als Kugel ausgebildet ist.
7. Tintenpatrone für Tintenstrahldrucker, aufweisend mindestens eine Tintenkammer mit
einer Öffnung (3') für den Austritt von Tinte aus der Tintenkammer sowie einen Ventilkörper
(4'), wobei der Ventilkörper (4') zumindest teilweise aus einem elastischen Material
hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper innen hohl ist und eine schlitzförmige Öffnung (7) aufweist, die
geschlossen ist, wenn sich das Ventil in seiner Verschlussposition befindet, und dass
der Ventilkörper so angeordnet ist, dass er unter Krafteinwirkung einer Tintennadel
eines Druckers in einer Weise elastisch verformt wird, dass die schlitzförmige Öffnung
(7) geöffnet wird.
8. Tintenpatrone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4') so angeordnet ist, dass das Öffnen der schlitzförmigen Öffnung
(7) beim Einführen der Tintennadel eines Druckers durch Dehnung des Ventilkörpers
bewirkt wird.
9. Tintenpatrone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4') so angeordnet ist, dass das Öffnen der schlitzförmigen Öffnung
(7) beim Einführen einer Tintennadel eines Druckers durch Stauchung des Ventilkörpers
bewirkt wird.
10. Tintenpatrone nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorkammer (2') aufweist, die durch die Öffnung (3') mit der Tintenkammer
in fluidmechanischer Verbindung steht und die auf ihrer der Öffnung (3') gegenüberliegenden
Seite durch ein Dichtelement (5') verschlossen ist.
11. Tintenpatrone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper so angeordnet ist, dass er in seiner Verschlussposition am Dichtelement
(5') anliegt und dieses abdichtend verschließt.
12. Tintenpatrone nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmigen Öffnung (7) im Wesentlichen in Längsrichtung der Druckernadel
angeordnet ist.
13. Tintenpatrone nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die schlitzförmigen Öffnung (7) im Wesentlichen normal zur Längsrichtung der Druckernadel
angeordnet ist.
14. Tintenpatrone nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4') als zylinderförmiger Hohlkörper ausgebildet ist.
15. Tintenpatrone nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4') als Hohlkörper in Form einer Kugel oder einer Halbkugel oder
eines Kugelabschnitts ausgebildet ist.
16. Tintenpatrone nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4') aus einem gummielastischen Material hergestellt ist.
17. Tintenpatrone für Tintenstrahldrucker, aufweisend mindestens eine Tintenkammer sowie
einen Ventilkörper (4"), welcher zumindest teilweise aus einem elastischen Material
hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4") einen Stützabschnitt (4a") aufweist, welcher spiralförmig ausgebildet
ist und in seiner Verschlussposition Teil einer Wand der Tintenpatrone oder eines
in dieser enthaltenen Dichtelementes bildet, so dass er die Tintenkammer abdichtend
verschließt, und der unter Krafteinwirkung einer Tintennadel eines Druckers in einer
Weise elastisch verformt wird, dass er als sich von der Wand oder dem Dichtelement
abhebt und eine Öffnung in der Wand oder dem Dichtelement freigibt.
18. Tintenpatrone nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4") einen Verschlussabschnitt (4b"), welcher die Öffnung in der
Verschlussposition des Ventilkörpers zusätzlich abdichtend verschließt, aufweist,
wobei der Stützabschnitt (4a") und der Verschlussabschnitt (4b") einstückig ausgebildet
sind.
19. Tintenpatrone nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützabschnitt (4a") einstückig mit der Wand oder dem Dichtelement ausgebildet
ist.
20. Tintenpatrone nach Anspruch 18 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stützabschnitt (4a") an einer Wand der Tintenpatrone befestigt ist.
21. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 18 bis 20, soweit auf Anspruch 18 rückbezogen,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussabschnitt (4b") scheibenförmig ausgebildet ist.
22. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützabschnitt (4a") Teil einer Wand einer Vorkammer oder eines in diese eingesetzten
Dichtelements bildet.
23. Tintenpatrone für Tintenstrahldrucker, aufweisend mindestens eine Tintenkammer mit
einer Öffnung (3") für den Austritt von Tinte sowie einen Ventilkörper (4"), welcher
zumindest teilweise aus einem elastischen Material hergestellt ist und in einer Verschlußposition
die Öffnung (3") abdichtend verschließt, wobei der Ventilkörper (4") einen Stützabschnitt
(4a") und einen Verschlussabschnitt (4b") aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützabschnitt in Form mehrerer Streben, die auf ihrer dem Verschlussabschnitt
(4b") gegenüberliegenden Seite durch einen Stützring miteinander verbunden sind, oder
in Form einer becherförmigen Wand mit mindestens einer Öffnung (4d") für den Durchtritt
von Tinte ausgebildet ist.
24. Tintenpatrone nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussabschnitt (4b") in Form eines Voll- oder Hohlzylinders ausgebildet
ist.
25. Tintenpatrone nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (3") in einer Wand einer Vorkammer (2") ausgebildet ist, welche mit der
Tintenkammer über eine Kammeröffnung (8) in fluidmechanischer Verbindung steht, und
dass der Ventilkörper (4") im Inneren der Vorkammer (2") befestigt ist.
26. Tintenpatrone nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer seitliche Vorkammerwände (2"a) sowie ein becherförmiges Dichtelement
(5") aufweist, dessen seitliche Wände zumindest teilweise an den seitlichen Innenwänden
der Vorkammer anliegen und dessen Bodenteil die Öffnung der Vorkammer nach außen hin
begrenzt, wobei der Ventilkörper zwischen der mit der Kammeröffnung befestigten Wand
der Tintenkammer und den Wänden des Dichtelements befestigt ist.
27. Tintenpatrone für Tintenstrahldrucker aufweisend mindestens eine Tintenkammer mit
einer Öffnung (3a") für den Austritt von Tinte sowie einen Ventilkörper (4"), welcher
zumindest teilweise aus einem elastischen Material hergestellt ist und in einer Verschlussposition
die Öffnung (3a") abdichtend verschließt, wobei der Ventilkörper (4") einen Stützabschnitt
(4a") und einen Verschlussabschnitt (4b") aufweist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4") im Wesentlichen becherförmig ausgebildet ist.
28. Tintenpatrone nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützabschnitt (4a") des Ventilkörpers (4") in Form eines im Wesentlichen zur
Tintenauslassebene parallelen Randabschnitts ausgebildet ist, welcher mittelbar oder
unmittelbar an der Tintenpatrone befestigt ist.
29. Tintenpatrone nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt des Ventilkörpers mindestens ein Loch (10) zur Befestigung an der
Tintenpatrone aufweist, wobei die Tintenpatrone mit mindestens einem stiftförmigen
Gegenstück zum Eingriff in das Loch (10) ausgestattet ist und die Befestigung mittels
des stiftförmigen Gegenstücks erfolgt.
30. Tintenpatrone nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (3a") in einer Wand einer Vorkammer (2") ausgebildet ist, welche mit
der Tintenkammer über eine Kammeröffnung (8) in Verbindung steht, und dass der Ventilkörper
(4") im Inneren der Vorkammer (2") befestigt ist.
31. Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer seitliche Vorkammerwände (2a") sowie ein becherförmiges Dichtelement
(5") aufweist, dessen seitliche Wände zumindest teilweise an den seitlichen Innenwänden
der Vorkammer anliegen und dessen Bodenteil die Öffnung der Vorkammer nach außen hin
begrenzt, wobei der Ventilkörper (4") zwischen der mit der Kammeröffnung versehenen
Wand der Tintenkammer und den Wänden des Dichtelements befestigt ist.