Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenpatrone für Tintenstrahldrucker mit einer Belüftungsöffnung zwischen Tintenspeicherraum und Umgebung sowie mit einem einem Tintenauslass zugeordneten Ventil, welches beim Einsatz in den Drucker gegen die Wirkung eines elastischen Elements aus einer Schließ- in eine Öffnungsstellung, und umgekehrt, bringbar ist.
Des weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Tintenpatrone der vorgenannten Art, die eine Füllstandsanzeige mit einer lichtundurchlässigen oder Licht reflektierenden Fahne umfasst, wobei die Fahne mit einem innerhalb der Tintenpatrone bzw. deren Gehäuse angeordneten Schwimmer verbunden ist, derart, dass mit sinkendem Füllstand die erwähnte Fahne entweder in oder vorzugsweise aus dem Bereich einer im Drucker angeordneten Lichtschranke bewegbar ist.
Die für den Transport verschlossenen Tintenpatronen der vorgenannten Art müssen vor oder beim Einsetzen in den Drucker durch Öffnen einer Verbindung zwischen Umgebung und dem Innenraum der Tintenpatrone, d.h. Tintenspeicherraum belüftet werden. Bei Tintenpatronen, ohne Absorber, d.h. bei Tintenpatronen, in deren Tintenspeicherraum sich kein saugfähiges Material, insbesondere Fasermaterial oder Schaumstoff befindet, sollte diese Belüftungsöffnung beim Herausnehmen aus dem Drucker wieder verschlossen werden, so dass keine Resttinte auslaufen kann.
Bisher wurde dieses Problem wie folgt gelöst:
All den vorgenannten Lösungen ist noch gemeinsam, dass dem Tintenauslass ein Schließventil zugeordnet ist, welches beim Einsetzen der Patrone in den Drucker die Fluidverbindung zwischen Patroneninnenraum bzw. Tintenspeicherraum und Drucker herstellt und beim Herausnehmen der Patrone aus dem Drucker wieder verschließt. Bei der letztgenannten Lösung nach dem Stand der Technik sind also zwei gesonderte Ventile vorgesehen, nämlich ein der Belüftungsöffnung zugeordnetes Ventil und ein weiteres, dem Tintenauslass der Patrone zugeordnetes Ventil. Der konstruktive Aufwand ist entsprechend hoch, und zwar sowohl auf der Patronenseite als auch auf der Druckerseite.
In der
Aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Tintenpatrone der eingangs genannten Art zu schaffen, die insbesondere für eine stationäre Montage im Drucker zur Verfügung gestellt werden und die im Vergleich zu bekannten Tintenpatronen gerade für diesen Einsatz erheblich handhabungssicherer und damit benutzerfreundlicher sind, wobei diese Vorteile mit minimalem konstruktiven Aufwand erreicht werden sollen.
Des weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Tintenpatrone der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine einfache und funktionssichere Tintenstandsanzeige umfasst.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Maßnahmen nach Anspruch 1 gelöst, wobei vorteilhafte konstruktive Weiterbildungen und Ausführungsformen in den jeweils nachgeordneten Ansprüchen beschrieben sind. Bezüglich der zweitgenannten Aufgabe wird auf die Ansprüche 9 ff. verwiesen.
Bezüglich einer erfindungsgemäßen Verwendung wird auf die Ansprüche 17 und 18 Bezug genommen.
Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion wird also die Belüftung des Tintenspeicherraums mit der Öffnung des Tintenauslasses konstruktiv gekoppelt, und zwar derart, dass der der Belüftungsöffnung zugeordnete Ventilkörper mit dem dem Tintenauslass zugeordneten Ventilkörper durch ein stabartiges Verbindungselement bzw. einen Stößel verbunden ist. Diese Verbindung und die Ventilkörper bzw. entsprechenden Ventile sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass beim Einsetzen der Patrone in den Drucker zuerst der Tintenauslass, und dann die Belüftungsöffnung geöffnet werden. Beim Herausnehmen der Tintenpatrone erfolgt die Abdichtung derselben in umgekehrter Weise, d.h. es wird zuerst die Belüftungsöffnung, und dann der Tintenauslass verschlossen. Mit einfachen Mitteln wird also eine funktionssichere Tintenpatrone geschaffen, bei deren Handhabung eine Verschmutzung der Umgebung und insbesondere des Benutzers ausgeschlossen ist. Der Benutzer muss sich keine Gedanken darüber machen, ob die Belüftungsöffnung offen oder geschlossen ist. Die Öffnung und das Verschließen derselben erfolgt selbsttätig in Abhängigkeit von der Betätigung des dem Tintenauslass zugeordneten Ventils.
Zu der noch erwähnten Tintenstandsanzeige innerhalb der Patrone sei noch erwähnt, daß die bereits erwähnte Fahne mit einem Schwimmer verbunden ist, der längs einer sich etwa senkrecht zur Bodenwand der Tintenpatrone bzw. deren Gehäuses erstreckenden Führung bewegbar ist. Vorzugsweise ist der Schwimmer ringförmig ausgebildet und erstreckt sich innerhalb der Patrone bzw. des Gehäuses derselben um eine stab- oder hülsenförmige Führung herum. Um ein Verkanten des Schwimmers samt Fahne zu vermeiden, ist der Schwimmer vorzugsweise hülsenartig ausgebildet. Der Schwimmer besteht natürlich aus einem Material, dessen Dichte geringfügig kleiner ist als die Dichte der Tinte. Vorzugsweise wird für den Schwimmer ein entsprechendes Kunststoffmaterial verwendet.
Die Tintenpatrone umfaßt in der Regel einen Boden, vier Seitenwände sowie einen Deckel, wobei die mit dem Schwimmer verbundene Fahne innerhalb eines sich senkrecht zum Boden der Tintenpatrone erstreckenden, in einer Seitenwand, insbesondere schmalen Stirnwand ausgebildeten steg- und schlitzartigen Wandbereich dem Füllstand folgend von einer oberen, deckelnahen in eine untere, bodennahe Stellung bewegbar ist. Zumindest im Bereich dieses steg- und schlitzartigen Wandbereichs besteht die Tintenpatrone aus einem transparenten bzw. lichtdurchlässigen Material, insbesondere Kunststoff, da dieser Wandbereich in die bereits erwähnte Lichtschranke des Druckers bzw. der Tintenpatronen-Aufnahme des Druckers hineinragt, so daß die Lichtschranke mit der mit dem Schwimmer verbundenen Fahne in an sich bekannter Weise zusammenwirken kann.
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenpatrone anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben, wobei diese Zeichnung einen Längsschnitt der Tintenpatrone zeigt.
Die anliegende Zeichnung zeigt also eine Tintenpatrone 10 für einen im übrigen nicht dargestellten Tintenstrahldrucker mit einer Belüftungsöffnung 17 zwischen Tintenspeicherraum 20 und Umgebung 21, sowie mit einem einem Tintenauslaß 11 im Boden 13 des Gehäuses 1 der Tintenpatrone 10 zugeordneten Ventil 22, welches beim Einsatz in den Drucker gegen die Wirkung eines elastischen Elements, hier Schraubendruckfeder 6 aus einer in der anliegenden Zeichnung dargestellten Schließstellung in eine Öffnungsstellung, und umgekehrt, bringbar ist. Erfindungsgemäß ist das dem Tintenauslaß 11 zugeordnete Ventil 22 mit einem der Belüftungsöffnung 17 zugeordneten Ventil 23 derart gekoppelt, daß beim Einsatz der Tintenpatrone in den Drucker Tintenauslaß 11 und Belüftungsöffnung 17 geöffnet werden, bzw. umgekehrt beim Herausnehmen der Tintenpatrone aus dem Drucker. Die erwähnte Koppelung ist dergestalt, daß beim Einsatz der Tintenpatrone in den Drucker zuerst der Tintenauslaß 11 und dann die Belüftungsöffnung 17 geöffnet werden, bzw. umgekehrt beim Herausnehmen der Tintenpatrone aus dem Drucker.
Das dem Tintenauslaß 11 zugeordnete Ventil 22 weist einen mit einer im Tintenauslaß 11 angeordneten Anschlußdichtung 4 zusammenwirkenden ersten Ventilkörper 18 auf, während das der Belüftungsöffnung 17 zugeordnete Ventil 23 einen mit einer in der Belüftungsöffnung 17 angeordneten Einlaßdichtung 5 zusammenwirkenden zweiten Ventilkörper 19 aufweist, wobei beide Ventilkörper 18 und 19 starr miteinander verbunden sind, nämlich durch ein stabartiges Verbindungselement in Form eines Stößels 3. Im Bereich zwischen dem dem Tintenauslaß 11 zugeordneten Ventilkörper 18 und einer diesem gegenüberliegenden Wandung, nämlich Deckel 2 der Tintenpatrone 10 bzw. des Gehäuses 1 derselben, ist ein elastisches Element, nämlich eine Schraubendruckfeder 6 wirksam, gegen deren Wirkung der Ventilkörper 18 aus seiner Schließ- in die Öffnungsstellung bringbar bzw. schiebbar ist, und zwar entsprechend Pfeil 24. Konkret ist die Schraubendruckfeder 6 an einer Stufe 25 des Stößels 3 zwischen den beiden Ventilkörpern 18 und 19 einerseits und an der die Belüftungsöffnung 17 begrenzenden Wandung, nämlich Deckelwandung der Tintenpatrone bzw. des Gehäuses derselben andererseits abgestützt.
Das stabartige Verbindungselement bzw. der Stößel 3 kann einen kreis-, rechteck- oder kreuz-profilartigen Querschnitt aufweisen. Letztgenannter Querschnitt ist bei der in der anliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsform verwirklicht.
Der der Belüftungsöffnung 17 zugeordnete Ventilkörper 19 umfaßt einen äußeren zylindrischen Kolbenabschnitt 26 einerseits und einen inneren, d.h. dem Tintenspeicherraum 20 zugeordneten Belüftungsabschnitt 27 andererseits, wobei letzterer erst nach Öffnung des dem Tintenauslaß 11 zugeordneten Ventils 22 in Wirkstellung, d.h. Belüftungsstellung gelangt. Der Belüftungsabschnitt 27 ist als Fortsetzung des Kolbenabschnitts 26 ausgebildet, d.h. weist denselben äußeren Durchmesser wie der Kolbenabschnitt 26 auf. Er umfaßt jedoch wenigstens eine sich über die Länge erstreckende Querschnittseinschnürung, um nach entsprechender Herausbewegung des Kolbenabschnitts 26 aus der Einlaßdichtung 5 heraus eine Belüftung des Tintenspeicherraums 20 zu ermöglichen. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Belüftungsabschnitt 27 einen kreuzprofilartigen Querschnitt auf, der sich noch in den Bereich der Schraubendruckfeder 6 hinein erstreckt.
Dadurch ist gewährleistet, daß die Einlaßdichtung sich nicht luftdicht um den Belüftungsabschnitt 27 herum anlegt, wenn der Kolbenabschnitt 26 des zweiten Ventilkörpers 19 aus der Einlaßdichtung 5 bzw. aus dem Bereich eines ringförmigen Dichtwulstes 28 derselben herausbewegt ist. Des weiteren ist dadurch gewährleistet, daß der Ventilkörper 19 ruckfrei am ringförmigen Dichtwulst 28 der Einlaßdichtung 5 vorbeibewegt werden kann, und zwar auch im Übergangsbereich zwischen Kolbenabschnitt 26 und Belüftungsabschnitt 27.
Zu der Abstützung der Schraubendruckfeder 6 an der die Belüftungsöffnung 17 begrenzenden Deckelwand sei noch erwähnt, daß zwischen dieser und der Schraubendruckfeder 6 ein Stützring 29 aus Metall oder Kunststoff angeordnet ist. Dieser Stützring sichert auch die Einlaßdichtung 5 innerhalb der Belüftungsöffnung 17 und verhindert, daß die Einlaßdichtung 5 in das Gehäuseinnere bzw. in den Tintenspeicherraum 20 hinein wandert.
Die Befüllung der Tintenpatrone 10 erfolgt im übrigen über eine im Deckel 2 ausgebildete Tintenfüllöffnung 12, die nach der Befüllung durch eine Verschlußkugel 8 fluiddicht verschlossen ist.
Des weiteren sei noch darauf hingewiesen, daß der erste Ventilkörper 18 eine Kugelzone definiert. Komplementär dazu ist der Dichtsitz der Anschlußdichtung 4 ausgebildet.
Am unteren freien Ende des Ventilkörpers 18 ist schließlich noch ein Vorsprung 9 in Form eines vorspringenden Zapfens angeformt, der beim Aufsetzen der Tintenpatrone 10 auf einer flachen Unterlage, z.B. Tisch die Auslaßöffnung 11 auf Abstand hält und ein Verkleckern der Unterlage verhindert, zumindest reduziert.
Die beschriebene Tintenpatrone ist insbesondere zur stationären Montage in einem Drucker bestimmt, wobei sie dann so positioniert ist, daß das Tintenniveau stets unterhalb der mit ihr fluidverbindbaren Tintenaustrittsdüsen des Druckkopfes liegt. Dadurch ist ein unbeabsichtigtes Auslaufen der Tinte durch die Druckkopfdüsen bedingt durch die unmittelbare Verbindung des Tintenaufnahmeraums der Tintenpatrone mit der Außenatmosphäre nach dem Einsetzen der Tintenpatrone im Drucker sicher vermieden.
Grundsätzlich eignen sich die erfindungsgemäßen Tintenpatronen auch für die Montage auf einem hin- und herbewegbaren Druckkopf; nur muß auch dann sichergestellt sein, daß die Montage so erfolgt, daß das Tintenniveau in der Patrone stets unterhalb der Tintenaustrittsöffnungen des Druckkopfes liegt.
Die dargestellte Ausführungsform einer Tintenpatrone weist noch eine lichtundurchlässige oder alternativ Licht reflektierende Fahne 15 umfassende Füllstandsanzeige auf, wobei die Fahne 15 mit einem innerhalb der Tintenpatrone 10 bzw. des Gehäuses 1 derselben angeordneten Schwimmer 7 verbunden ist, derart, daß die Fahne mit sinkendem Füllstand entweder in oder wie hier aus dem Bereich einer im Drucker angeordneten Lichtschranke 16 bewegbar ist. Der Schwimmer 7 ist längs einer sich senkrecht zur Bodenwand 13 der Tintenpatrone 10 bzw. des Gehäuses 1 derselben um den Tintenauslaß 11 herum erstreckenden Führung 30 bewegbar. Zu diesem Zweck ist der Schwimmer 7 hülsenartig ausgebildet. Er erstreckt sich innerhalb der Patrone bzw. des Gehäuses derselben um eine stab- bzw. wie hier ebenfalls hülsenförmige Führung 30 herum. Innerhalb dieser hülsenförmigen Führung 30 ist der Stößel 3, der die beiden Ventilkörper 18 und 19 miteinander verbindet, längsverschieblich gelagert, und zwar unter der Vorspannung der Schraubendruckfeder 6.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die hülsenförmigen Führung 30 einstückig mit dem Deckel 2 der Tintenpatrone 10 verbunden. Sie erstreckt sich zwischen Tintenauslaß 11 und der gegenüberliegend angeordneten Belüftungsöffnung 17.
Von besonderer Bedeutung ist noch, daß die mit dem Schwimmer 7 verbundene Fahne 15 innerhalb eines sich senkrecht zum Boden 13 der Tintenpatrone 10 bzw. des Gehäuses derselben erstreckenden, in einer schmalen Stirnwand ausgebildeten steg- und schlitzartigen Wandbereich 14 dem Füllstand folgend von einer oberen, deckelnahen, in eine untere, bodennahe Stellung bewegbar ist. Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich die Fahne 15 bereits in der tiefsten Stellung, in der die Tintenpatrone entleert ist. Zumindest der steg- und schlitzartigen Wandbereich 14 besteht aus transparentem bzw. lichtdurchlässigem Material, insbesondere Kunststoff, so daß in diesem Bereich eine Zusammenwirkung zwischen der Lichtschranke 16 einerseits und der Fahne 15 andererseits gewährleistet ist. Die Lichtschranke 16 ist vorzugsweise in Segmente eingeteilt, um den konkreten Füllstand der Patrone anzuzeigen, insbesondere auch rechtzeitig anzuzeigen, wenn die Tinte dem Ende zugeht. Letztlich handelt es sich hier jedoch um druckerspezifische Vorgaben, die nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind. Der Hinweis auf die Lichtschranke 16 dient im vorliegenden Fall nur der Erläuterung der Funktion der Fahne 15.
Wie bereits eingangs erwähnt, besteht der Schwimmer 7 aus einem Material, dessen Dichte zumindest geringfügig kleiner ist als die Dichte der Tinte im Tintenspeicherraum 20 der Patrone 10. Fahne 15 und Schwimmer 7 bestehen aus demselben Material und sind vorzugsweise einstückig hergestellt. Der Schwimmer 7 samt Fahne 15 wird vor der Montage des Deckels 2 auf die Vertikalführung 30 aufgeschoben. Außerdem wird vor der Montage des Deckels 2 in die Vertikalführung 30 die Einlassdichtung 5, der Stützring 29, die Schraubendruckfeder 6 und der Stößel 3 samt den mit dem Stößel 3 verbundenen Ventilkörpern 18, 19 eingesetzt. Anschließend erfolgt die Montage des Deckels 2 in Zuordnung zum Tintenauslaß 11 und der darin angeordneten Anschlußdichtung 4.
Zu dem bereits erwähnten Stützring 29 sei auch noch erwähnt, daß dieser gewährleistet, daß die Einlassdichtung 5 nicht unmittelbar von der Schraubendruckfeder 6 beaufschlagt und verformt wird.
Des weiteren sei erwähnt, daß der Schwimmer samt Fahne 15 aus einem Material besteht, dessen Dichte ρ etwa 0,9 g/cm3 beträgt.
Zu dem steg- und schlitzartigen Wandbereich 14 sei noch erwähnt, daß dieser von der Außenseite als vorspringender Steg erscheint. Vom Gehäuseinneren her definiert dieser Steg einen vertikalen Schlitz, innerhalb dem sich die Schwimmerfahne 15 auf- und abbewegen kann.
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