TINTENPATRONE ZUR VERWENDUNG IN EINEM TINTENSTRAHLDRUCKER

Abstract

 Tintenpatrone mit einem Tintenzuführabschnitt (2), zum Verbinden mit einem Tintenanschluss (3)eines Aufzeichnungsgerätes, sowie einer Tintenkammer (4), die freie Tinte (15) enthält, einer sich von einem im Gebrauch oberen Bereich bis zu einem im Gebrauch unteren Bereich der Tintenkammer (4) erstreckenden Absorberkammer (5), die zumindest im unteren Viertel mit einem, die Kammerkapillarität erhöhenden Absorber (6) gefüllt und in einem unteren Bereich mit der Tintenkammer (4) durch eine Verbindungsöffnung (7), im oberen Bereich mit der Umgebungsluft durch eine Belüftung (8) verbunden ist. Wobei die Tintenkammer (4) nur über eine sich von der Tintenkammer (4) zum Tintenzuführabschnitt (2) erstreckende Zuführöffnung (16) und über die Verbindungs-öffnung (7) mit der Umgebung fluid leitend verbindbar, im Übrigen aber hermetisch geschlossen ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Tintenpatrone für einen Tintenstrahldrucker gemäss Anspruch 1.

[0002] Um eine optimale Funktion des Druckbetriebs eines Tintenstrahldruckers sicherzustellen, ist es von Vorteil, wenn die Tintenpatrone während der gesamten Lebensdauer, daher auch bei unterschiedlichem Tintenfüllstand, immer einen ähnlichen leichten Unterdruck gegenüber dem Tintenzuführabschnitt bzw. der Anschlussöffnung der Patrone bereitstellt. Dadurch wird ein Druckbetrieb mit gleichmässig hoher Qualität im Ausdruck sichergestellt sowie ein Auslaufen einer noch Tinte enthaltenden Patrone bei der Entnahme aus dem Drucker verhindert. Dazu sind aus dem Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt.

[0003] In der Patentschrift EP 1798043 B1 wird eine Patrone mit einem Differenzdruckventil-Mechanismus beschrieben. Nachteilig ist dabei jedoch, dass beim Einsetzen der Tintenpatrone durch die verdrängte Tinte ein Überdruck zwischen Tintenzuführabschnitt und Differenzdruckventil entsteht, da dieses konstruktionsbedingt keinen Druckausgleich gegen die Strömungsrichtung der Tinte ermöglicht.

[0004] Einen anderen Lösungsansatz bieten verschiedene Zweikammerpatronen des Standes der Technik. So offenbart bspw. die EP 791466 B1 eine Zweikammerpatrone mit einer ersten Kammer die Belüftung, Tintenauslass und ein Speicherelement enthält, sowie einer zweiten, mit der Ausnahme einer im Bodenbereich vorgesehenen Verbindungsöffnung zur ersten Kammer, hermetisch abgeschlossenen Tintenvorratskammer. Für eine einwandfreie Funktion des Systems muss das aus einem absorbierenden Material bestehende Speicherelement in der ersten Kammer immer zumindest in der unteren Hälfte mit Tinte gefüllt sein, damit zwischen Tintenauslass und Verbindungsöffnung eine kapillare Verbindung besteht. Anderenfalls kann die Tinte aus der Vorratskammer nicht zum Tintenauslass gelangen. Dadurch bleibt immer ein nicht unerheblicher Rest an Tinte in der Patrone, der nicht mehr für den Druck genutzt werden kann.

[0005] Im Gegensatz dazu offenbart die EP 2214907 B1 eine Zweikammerpatrone bei der beide Kammern mit der Umgebungsluft verbunden sind und die Freitinte in der Vorratskammer, durch einen mittels Blasenerzeuger bewirkten Druckausgleich abfliessen kann. Aufgrund der dazu notwendigen exakten Einstellungen relativ kleiner Differenzdrücke, müssen die Teile des Blasengenerators dabei jedoch in hoher Präzision gefertigt werden, was die Herstellungskosten verteuert. Auch bei diesem Typ einer Absorberpatrone ist der Strömungswiderstand gross, was einer vollständigen Entleerung der Patrone entgegensteht und gegen Ende der Lebensdauer zu schlechten Druckergebnissen führen kann.

[0006] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tintenpatrone bereit zu stellen, die die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll eine Tintenpatrone zur Verfügung gestellt werden, die es mit einfachen Massnahmen ermöglicht, über den Verwendungszyklus, daher bei allen Füllständen der Patrone einen annähernd konstanten Unterdruck bereit zu stellen, der einen problemlosen Druckbetrieb ermöglicht.

[0007] Eine solche Tintenpatrone ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches 1 gekennzeichnet. Dabei hat eine solche Tintenpatrone einen Tintenzuführabschnitt zum fluiden Verbinden mit einem Tintenanschluss eines Aufzeichnungsgeräts, sowie eine Tintenkammer, die freie Tinte enthält und eine Absorberkammer die sich von einem im Gebrauch oberen Bereich bis zu einem im Gebrauch unteren Bereich der Tintenkammer erstreckt und zumindest im unteren Viertel, bevorzugt jedoch zumindest in der unteren Hälfte, insbesondere bevorzugt im Wesentlichen vollständig, mit einem, die Kammerkapillarität erhöhenden Absorber gefüllt ist. Dabei ist von einem oberen bis zu einem unteren Bereich im üblichen Sinne zu verstehen, nämlich dass ein mittlerer Bereich, insbesondere ein Bereich in halber Höhe der Tintenpatrone zumindest miteingeschlossen ist, wenn sich bspw. ein Grossteil der Absorberkammer im unteren Bereich der Patrone befindet. Tintenkammer und Absorberkammer sind dabei in einem unteren Bereich durch eine kleine Verbindungsöffnung fluid leitend verbunden, so dass Tinte und zumindest gegen Ende der Lebensdauer auch Luftbläschen aus der Absorberkammer hindurchtreten können. Dabei sind die Abmessungen der Verbindungsöffnungen gross genug, dass sie nicht selbst die Kapillarität des Systems erhöht. Im oberen Bereich der Absorberkammer ist eine Belüftung zur Verbindung mit der Umgebungsluft vorgesehen. Dabei hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass, wenn die freie Tinte enthaltenden Tintenkammer nur über eine Zuführöffnung, die sich von der Tintenkammer zum Tintenzuführabschnitt erstreckt, und die Verbindungsöffnung zur Absorberkammer mit der Umgebung fluid leitend verbindbar, im Übrigen aber hermetisch geschlossen ist, die gewünschten Eigenschaften der Tintenpatrone erzielt werden können. Dabei konnte, trotz des Absorbers in der Absorberkammer, die hier auch die Funktion einer Vorratskammer hat, ein deutlich geringerer Strömungswiderstande gemessen werden, der auch über den gesamten Verwendungszyklus, insbesondere gegen Ende der Lebensdauer im Wesentlichen konstant bleibt.

[0008] Dabei hat sich allerdings gezeigt, dass zusätzliche grössere Einbauten in einem vorderen Bereich der Tintenkammer, also zwischen Verbindungsöffnung und Zuführöffnung zum Tintenstutzen des Tintenzuführabschnitts, wie beispielsweise eine Zwischenwand mit einer oder mehreren Strömungsleitöffnungen, zumindest sofern sich die Zwischenwand über einen grösseren Flächenbereich, bspw. mehr als 50%, quer zum Strömungsquerschnitt der Tintenkammer erstreckt, den gewünschten Effekt zumindest stark einschränken können, und deshalb vermieden werden sollten.

[0009] Die oben erwähnten günstigen Eigenschaften können zusätzlich noch durch Einstellung des Volumenverhältnisses V_A zu V_T zwischen dem Kammervolumen der Absorberkammer V_A und dem Kammervolumen der Tintenkammer V_T, zwischen 0.05 und 0.35 dabei bevorzugt zwischen 0.1 und 0.2, optimiert werden.

[0010] Die Absorberkammer kann sich von einem Bereich in der Nähe des Tintenkammerbodens bis zu einem Bereich in der Nähe der Tintenkammerdecke, dabei bevorzugt vom Tintenkammerboden bis zur Tintenkammerdecke erstrecken. Der Tintenzuführabschnitt kann dabei im Tintenkammerboden, näher an einer ersten sogenannten vorderen Seitenwand als einer zweiten der ersten Seitenwand gegenüberliegenden sogenannten hinteren Seitenwand der Tintenpatrone angeordnet sein. Vorteilhafterweise befindet sich dabei die Verbindungsöffnung sowie die zwischen Tintenzuführabschnitt und Tintenkammer angeordnete, die Tinte fluid leitende Zuführöffnung im Wesentlichen auf derselben Höhe eines dazwischenliegenden, im Gebrauch waagrechten Abschnitts des Tintenkammerbodens. Der zwischen Verbindungsöffnung und Zuführöffnung liegende waagrechte Abschnitt des Tintenkammerbodens kann dabei bspw. als Kanal oder als ebene Fläche ausgebildet sein. Die Zuführöffnung kann bspw. für eine Dochtkammer waagrecht im Boden liegend oder, bspw. bei einer zumindest teilweise aus dem Boden nach oben ragenden Ventilkammer, als eine auf Bodenniveau ansetzende Öffnung ausgeführt sein. Analog dazu wird dabei auch die Verbindungsöffnung vom Tinten- bzw. Absorberkammerboden nach oben erstreckend angeordnet.

[0011] Die Kapillarität bzw. der Bubble Point der Absorberkammer kann dabei durch die Wahl des Absorbers eingestellt werden. Prinzipiell sind dazu ganz unterschiedliche bekannte Speicher- bzw. Absorber-Materialien, wie natürliche oder synthetische Schwämme, Faserspeicher und Ähnliches geeignet. Im vorliegenden Fall werden Faserspeicher einer Dichte zwischen 1.00 und 2.00 g/cm², dabei bevorzugt zwischen 1.20 und 1.60 g/cm² verwendet. Das Fasermaterial besteht dabei aus einer Verbindung von 50 Gewichtsprozent Polyethylen (PE) zu 50 Gewichtsprozent Polypropylen (PP), wobei die Faserstärke von einschliesslich 20 bis einschliesslich 25 µm eingestellt ist.

[0012] Die Kapillare in der Belüftung kann parallel zur Patronendecke und dabei im oder auf dieser angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist dabei die Kapillare umgebungsluftseitig mit zumindest einer Überlaufkammer die eine Belüftungsöffnung aufweist verbunden. Zusätzlich kann die Überlaufkammer ein von der Kapillarseite in die Überlaufkammer nach unten ragendes Rohr umfassen.

[0013] Zum Befüllen der Patrone mit Tinte kann im Bereich der Absorberkammer, vorzugsweise in der Decke oder einem dazu ausgebildeten Deckel, eine luftdicht verschliessbare Füllöffnung angeordnet sein, wobei bspw. über den Tintenzuführabschnitt eine Unterdruck in der Patrone erzeugt werden und anschliessend die Tinte durch die Füllöffnung zugeführt werden kann. Dabei wird die Tintenmenge vorteilhafterweise so bemessen, dass nach dem Füllvorgang die Tintenkammer gefüllt, die Absorberkammer bzw. der Absorber selbst nur in einem Bereich zwischen 1 bis 70 Volumensprozent, bevorzugterweise zwischen 30 bis 40 Volumensprozent, mit Tinte beladen ist. Damit wird während des Druckbetriebs die Tinte mit einem sehr kleinen Flusswiederstand direkt aus der freie Tinte enthaltenden Tintenkammer entnommen. Der notwendige Unterdruck wird durch den fast leeren Absorber ohne grössere Aufwendungen erreicht, wenn das Volumenverhältnis wie oben beschrieben eingestellt ist. Dabei können zwischen der Belüftung und dem Absorber Abstandshalter vorgesehen sein, um eine direkt fluidleitende Kopplung zwischen Kapillare der Belüftung und dem Absorber zu vermeiden.

[0014] Die Verbindungsöffnung kann dabei zur Zufuhröffnung und/oder der vorderen Seitenwand hin ausgerichtet sein und ist von beiden beabstandet.

[0015] Die Absorberkammer kann dabei die Tintenkammer in einen vorderen, näher der ersten Seitenwand angeordneten Bereich, in dem sich auch der Tintenzuführabschnitt befindet, und einen hinteren näher der zweiten Seitenwand gelegenen Bereich teilen, wobei beide Bereiche so miteinander verbunden sind, dass sich die Tinte frei dazwischen bewegen kann. Zumindest in einem hinteren Teilbereich kann dabei eine die Tinte ableitende zur hinteren Seitenwand der Patrone hin ansteigende schräge Fläche gebildet sein.

[0016] Des Weiteren kann die Patrone, bevorzugt im unteren hinteren Bereich, eine Füllstandsanzeige umfassen. Diese kann eine optische Füllstandsanzeige bspw. ein Prisma oder ein Lichtleiter sein, die bevorzugt bezüglich des untersten Bereichs des Tintenkammerbodens, bspw. des waagrechten Abschnitts, bezüglich der Höhe beabstandet und dabei bevorzugt in der schrägen Fläche, dabei auch in und unter, in und über der schrägen Fläche, bzw. in einer je nach Anforderungen bzw. geometrischen Ausführung der Füllstandsanzeige angepassten geometrischen Kombination daraus, angeordnet sein.

[0017] Die Absorberkammer kann dabei in einen mittleren Bereich der Patrone, dabei bevorzugt an einer dritten oder vierten Seitenwand, die jeweils die erste Seitenwand mit der zweiten Seitenwand verbindet, angeordnet sein. Die ansteigende Fläche und/oder die Füllstandsanzeige kann dabei zusätzlich mit dem Tintenzuführabschnitt durch eine Drainage verbunden sein, um ein vollständiges Abfliessen der Tinte aus dem hinteren Bereich zu ermöglichen. Die Drainage kann dabei im oder auf dem Kammerboden vorgesehen sein.

[0018] Der Tintenzuführabschnitt kann auf verschiedene Arten entsprechend den jeweiligen Anforderungen des Tintenanschlusses der druckerseitigen Patronenaufnahme ausgeführt sein. So kann er einerseits als Ventilkammer die ein Ventil, bspw. mit einem federnd in einem Ventilsitz angedrückten Ventilkörper umfasst, ausgeführt sein. Andererseits kann alternativ für eine kapillare Kopplung zwischen Patrone und Tintenanschluss im Tintenzuführabschnitt ein Docht vorgesehen sein. Vorteilhafterweise wird dabei der Tintenzuführabschnitt von der Tintenkammer durch einen Sperrfilter getrennt an dem sich, in kapillaren Kontakt mit diesem der Docht zum Kontaktieren der Zuleitung zum Druckkopf anschliesst. Die Kapillarität des Sperrfilters ist dabei grösser als die Kapillarität des Dochts eingestellt. Vorteilhafterweise wird dabei die Kapillarität des Absorbers ihrerseits wiederum kleiner als die Kapillarität des Dochts gewählt. Grundsätzlich können Sperrfilter, Docht und Absorber ähnlich aufgebaut, bspw. als Schwamm oder Wirrfaserfilter, oder aus ähnlichem bzw. sogar demselben Material bestehen, wobei die unterschiedliche Kapillarität durch eine unterschiedliche Dichte, insbesondere Porendichte, hergestellt werden kann. Andererseits kann bspw. der Docht auch aus gerichteten, insbesondere im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung gerichteten Fasern bestehen, um den Strömungswiderstand herabzusetzen.

[0019] Im vorliegenden Fall hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen eine Sperrfilter aus metallischem Quadratmaschengewebe zu verwenden. Als Docht wurde ein PU-Schaum verwendet, der sich für den Verschluss der Anschlussöffnung mit einer mit Hotmelt beschichteten, ablösbaren Folie (Remove-Folie) besonders gut eignet, da er im Gegensatz zu Fasermaterial nicht selbst klebt.

[0020] Des Weiteren können die Füllöffnungen und/oder die bzw. eine Belüftungsöffnung und/oder eine äussere Anschlussöffnung des Tintenzuführabschnitts bspw. für den Transport verschliessbar ausgeführt sein. Dies kann bevorzugt mit einer luftdichten, Abziehfolie oder mittels eines Stechdorns perforierbaren Folie erfolgen.

[0021] Zusätzlich können im oder am Tintenzuführabschnitt Mittel vorgesehen sein um ein Auslaufen der Tintenpatrone zu verhindern. Diese Mittel können wie bereits oben erwähnt und weiter unten im Detail beschrieben, ein Ventil, beispielsweise mit Ventilkörper, Feder und Ventilsitz, einen Docht, einen als Docht verwendeten Schwamm, ein Sperrfilter und/oder eine Verschlussfolie umfassen.

[0022] Anhand der folgenden Figuren, werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail erklärt. Dabei zeigen:

Figur 1:

Eine Explosionszeichnung einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2:

Eine 3-D Aufsicht der ersten Ausführung der Erfindung

Figur 3:

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in 3-D Seitenansicht, teilweise im Aufriss.

Figuren 4 und 5:

Schnitte entlang einer X,Z-Ebene der zweiten Ausführungsform bei unterschiedlichem Tintenfüllstand.

Figur 6:

Details eines Patronendeckels

Figur 7:

Detailansicht einer Überlaufkammer

Figur 8:

3D-Ansicht einer weiteren erfindungsgemässen Tintenpatrone

[0023] Die in Figur 1 dargestellte Patrone 1 besitzt eine erste vordere Seitenwand 11, eine zweite der vorderen Seitenwand gegenüberliegenden hintere Seitenwand 12, eine dritte Seitenwand 13 sowie eine vierte Seitenwand 14. Dabei befindet sich auf der vorderen Seitenwand 11 ein Hebel 40 mit einem Stechdorn 41 zum Öffnen einer in Figur 3 bis 5 gezeigten Belüftungsöffnung 20, die in die äussere der beiden Überlaufkammern 19 führt. Der Verschluss für den Transport erfolgt durch die von der Oberseite auf die erste Seite überlappende Folie 32. Weiteres findet sich im unteren Bereich der vorderen Seitenwand ein Chiphalter 37 zur Aufnahme einer Halbleiterschaltung, eines sogenannten Chips 38, wobei der Chiphalter durch die Feder 39 in der im Drucker eingesetzten Position gegen die Kontakte der hier nicht dargestellten Patronenhalterung angedrückt wird.

[0024] Die Decke der Patrone wird hier aus einem zweiteiligen Deckel 44 gebildet, wobei zwischen den Teilen des Deckels 44 zwei Kapillaren 18 ausgebildet sind.

[0025] Einerseits führt eine Kapillare von der Absorberkammer 5 zur inneren Überlaufkammer, eine zweite Kapillare führt von der inneren Überlaufkammer zur äusseren Überlaufkammer, die näher an der Vorderseite positioniert ist und ihrerseits über eine wie in Figur 3 gezeigte Belüftungsöffnung 20, nach Durchstechen der Folie 32 mit der Umgebungsluft verbunden ist. In die Überlaufkammern 19 ragt dabei vom unteren Deckelteil 44 jeweils ein, mit der auf der Tintenseite vorgeschalteten Kapillare 18 verbundenes Rohr 21. Die Abdichtung der Füllöffnung 22 erfolgt auch hier mit Folie 32 auf der zusätzlich noch eine Etikette 33 zur Beschriftung vorgesehen ist.

[0026] Im Vorderen, bei Patrone 1 gegenüber der Tintenkammer 4 schmäler ausgeführten Bereich, sind in einem im Gebrauch oberen Bereich die Überlaufkammern 19 angeordnet, unter denen sich Chiphalter 37, sowie, zwischen Chiphalter 37 und Tintenkammer 4, eine Ventilkammer 27 befindet, die sich bis in den Tintenstutzen 3 erstreckt. In diesem Fall umfasst das Ventil einen Ventilsitz 36, einen kugelförmigen Ventilkörper 35 sowie eine Ventilfeder 34. Die für die druckerseitige Patronenaufnahme dimensionierte Anschlussöffnung 31 des Tintenstutzens 3 wird für den Transport ebenfalls durch eine Folie 32 zusätzlich zum Ventil verschlossen. In diesem Fall kann die Folie 32 beim Einsetzen in die Druckerhalterung durch eine dort angeordnete, hier nicht gezeigte Hohlnadel zur Weiterleitung der Tinte durchstochen werden. In Figur 2 ist auch die aus der Tintenkammer 4 in die Ventilkammer 27 führende Zuführöffnung 16 zu erkennen. Dabei führt aus einem hinteren Bereich 24 der Tintenkammer, in diesem Fall direkt von einer schrägen Fläche 25 weg, durch die die Tinte nach vorne geleitet wird, eine Drainage 42 in den vorderen Bereich 23 der Tintenkammer 4, in diesem Fall direkt bis zur oder in die Zuführöffnung 16. Dadurch wird sichergestellt, dass in der Tintenkammer eine möglichst geringe Restmenge Tinte verbleibt. Die Absorberkammer 5 ist hier in einem mittleren Bereich an der dritten Seitenwand 13 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel erstreckt sich der Absorber 6, der aus einem bzw. bei Bedarf auch verschiedenen kapillaren Speichermaterialien besteht, im Wesentlichen über die gesamte Höhe der Absorberkammer, die sich ihrerseits vom Tintenkammerboden 9 bis zur Tintenkammerdecke 10 erstreckt. Im Deckenbereich der Absorberkammer sind in Figur 2 die Füllöffnung 22 sowie die seitlich daneben angeordneten Öffnungen für die Belüftung 8 im Schnitt zu erkennen. Die schräg-Fläche 25 ist hier als Einsatz in den Tintenkammerboden ausgeführt, wobei die optionale Drainage 42 im Tintenkammerboden 9 eingelassen oder bspw. in Form zweier Leitwalle aufgesetzt sein kann. Zusätzlich ist noch eine Stützwand 43 im hinteren Bereich 24 zu erkennen, die der Patrone zusätzliche mechanische Stabilität verleiht.

[0027] Figur 3 offenbart eine weitere erfindungsgemässe Patrone 1', wobei gleiche Bezugszeichen dieselbe Bedeutung wie vorhergehend beibehalten. Die Rohre 21 sowie Teile der Kapillaren 18 sind dabei teilweise im Längs-, teilweise im Querschnitt erkennbar, ebenso Details des Chiphalters 37 sowie des Ventils 28. Zwischen Absorberkammer 5 und dem vorderen Bereich 23 der Tintenkammer 4 ist, sich vom Tintenkammerboden 9 nach oben erstreckend, die Verbindungsöffnung 7 zu erkennen, durch die der Fluidaustausch, also von Tinte und zumindest bei fortschreitender Leerung der Patrone auch von Luftbläschen, zwischen Absorber- und Tintenkammer erfolgt. Im hinteren Bereich 24 der Tintenkammer 4, in der schrägen Fläche 25, ist eine optische Füllstandsanzeige 26 zu erkennen. Diese kann in bekannter Weise als Prisma oder als Lichtleiter ausgeführt sein. Solche Füllstandsanzeigen 26 können prinzipiell mit jeder erfindungsgemässen Patrone verwendet werden, sofern druckerseitig entsprechende Füllstandserkennungsmittel vorgesehen sind.

[0028] Figuren 4 und 5 zeigen die Patrone 1' der zweiten Ausführungsform, einmal im gefüllten Zustand (Figur 4) und einmal in einem Zustand gegen Ende der Lebensdauer der Tintenpatrone (Figur 5). Dabei ist zu erkennen, dass obwohl in Figur 5 der Tintenpegel in der Tintenkammer 4 bereits auf weniger als die halbe Höhe gesunken ist, die Absorbtionshöhe, d.h. die Höhe bis zu der der Absorber mit Tinte beladen ist, im Absorber im Wesentlichen gleich, in einem unteren Bereich der Absorberkammer geblieben ist. Ein solches Verhalten, kann vorteilhaft durch ein spezielles Füllverfahren erreicht werden. Dabei wird an der Anschlussöffnung 31 der Patrone ein Vakuum angelegt und anschliesssend über die Füllöffnung 22 Tinte solange zugeführt, bis die Tintenkammer 4 fast zur Gänze gefüllt ist. Anschliesssend wird die Tintenzufuhr abgestellt, kurz noch Luft über die Füllöffnung 22 eingelassen und diese anschliessend verschlossen. Durch den weiterhin bestehenden Unterdruck in der Tintenkammer 4, wird somit die Tinte 15 aus der Absorberkammer fast vollständig abgesaugt. Damit ist es trotz der verhältnismässig kleinen Absorberkammer möglich, eine über die gesamte Lebensdauer der Tintenpatrone gleichbleibende Kapillarkraft zur Verfügung zu stellen die es einerseits ermöglicht Aussenluftdruckschwankungen aufzunehmen und andererseits die Tintenpatrone fast vollständig zu entleeren, da nur sehr geringe Tintenmengen im Absorber zurückbleiben. Somit sind vorliegende erfindungsgemässe Tintenpatronen auch sparsamer bzw. effizienter in der Verwendung der Tinte als bekannte Tintenpatronen mit grossem Absorber.

[0029] Figur 6 zeigt Details der Führung der Kapillaren 18 in einem zweiteiligen Deckel 44.

[0030] Figur 7 zeigt eine Detailansicht der Überlaufkammern 18 mit Längsschnitt der Rohre 21 sowie der die Überlaufkammern 19 verbindenden Kapillaren 18 wobei der Belüftungsweges vom Punkt ausserhalb der Patrone in Pfeilrichtung verläuft.

[0031] Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Patrone ist in Figur 8 abgebildet. Dabei erfolgt die Ankupplung an den Drucker nicht über ein Ventil sondern über einen im Tintenstutzen 3 angeordneten Docht 30. Die in diesem Fall direkt im Tintenkammerboden 9 vorgesehene Zuführöffnung 16 zur Dochtkammer, wird vorteilhafterweise gegenüber der Tintenkammer 4 durch einen Sperrfilter 29 begrenzt. Docht 30 und Sperrfilter 29 sind dabei aus Speichermaterialien unterschiedlicher Kapillarität hergestellt. So kann der Docht bspw. aus Wirrfasern oder gerichteten Fasern einer kleineren Kapillarität, das entspricht auch einem kleineren Differenzdruck bei der Bestimmung des Bubble Points, bestehen. Demgegenüber ist die Kapillarität des Sperrfilters 29 höher eingestellt. Auch der Sperrfilter kann aus Wirrfasern oder schwammartigen Material hergestellt sein. Dabei ist zu beachten, dass die Kapillarität des Absorbers 6 in der Absorberkammer 5 wiederum kleiner als die Kapillarität des Dochts 30 eingestellt ist. Wie dem Fachmann bekannt, sind die Kapillaren Verhältnisse in der Patrone stets an die durch die Druckeraufnahme bereitgestellte Kapillarität so anzupassen, dass auch das Material mit der höchsten Kapillarität in der Patrone eine gegenüber der Kapillarität der Druckeraufnahme geringere Saugfähigkeit aufweist.

[0032] Im hinteren Bodenbereich der Patrone 1" ist eine hier als Lichtleiter ausgebildete Füllstandsanzeige 26 zu erkennen. Bei diesem Patronentyp befindet sich auch ein um eine Y-Achse drehbar gelagerter Chiphalter in einem hinteren Übergangsbereich zwischen Patronenboden und hinterer Seitenwand 12.

[0033] Wenn auch im Zusammenhang mit den vorhergehenden Beispielen, einzelne Ausführungsformen der Erfindung nur im Zusammenhang mit einer Ausführungsform besprochen wurden, so können prinzipiell, soweit dies nicht für den Fachmann von vorn herein erkennbar sinnwidrig ist, entsprechende Merkmale mit anderen Ausführungsformen der Erfindung ohne weiteres kombiniert werden.

BEZUGSZEICHEN

[0034] 

1.

Patrone

2.

Tintenzuführabschnitt

3.

Tintenstutzen

4.

Tintenkammer

5.

Absorberkammer

6.

Absorber

7.

Verbindungsöffnung

8.

Belüftung

9.

Tintenkammerboden

10.

Tintenkammerdecke

11.

erste, vordere Seitenwand

12.

zweite, hintere Seitenwand

13.

dritte Seitenwand

14.

vierte Seitenwand

15.

Tinte

16.

Zuführöffnung zur Ventilkammer bzw. Dochtkammer

17.

waagrechten Abschnitts (Kanal, Ebene)

18.

Kapillare

19.

Überlaufkammer

20.

Belüftungsöffnung

21.

Rohr

22.

Füllöffnung

23.

vorderen Bereich

24.

hinteren Bereich

25.

schräge Fläche

26.

Füllstandanzeige, Prisma, Lichtleiter

27.

Ventilkammer

28.

Ventil

29.

Sperrfilter

30.

Docht

31.

Anschlussöffnung

32.

Folie

33.

Etikette

34.

Ventilfeder

35.

Ventilkörper

36.

Ventilsitz

37.

Chiphalter

38.

Chip

39.

Anpressfeder

40.

Hebel

41.

Stechdorn

42.

Drainage

43.

Stützwand

44.

Deckel

Ansprüche

1. Tintenpatrone mit einem Tintenzuführabschnitt (2), zum Verbinden mit einem Tintenanschluss eines Aufzeichnungsgerätes, sowie einer Tintenkammer (4), die freie Tinte (15) enthält, einer sich von einem im Gebrauch oberen Bereich bis zu einem im Gebrauch unteren Bereich der Tintenkammer (4) erstreckenden Absorberkammer (5), die zumindest im unteren Viertel, bevorzugt zumindest in der unteren Hälfte mit einem, die Kammerkapillarität erhöhenden Absorber (6) gefüllt und in einem unteren Bereich mit der Tintenkammer (4) durch eine Verbindungsöffnung (7), im oberen Bereich mit der Umgebungsluft durch eine Belüftung (8) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Tintenkammer (4) nur über eine sich von der Tintenkammer (4) zum Tintenzuführabschnitt (2) erstreckende Zuführöffnung (16) und über die Verbindungsöffnung (7) mit der Umgebung fluid leitend verbindbar, im Übrigen aber hermetisch geschlossen ist.

2. Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis VA / VT zwischen dem Kammervolumen der Absorberkammer (5) VA und dem Kammervolumen der Tintenkammer (4) VT, zwischen 0.05 und 0.35, bevorzugt zwischen 0.1 und 0.2 liegt.

3. Patrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberkammer (5) sich bezüglich ihrer Höhe von einem Bereich in der Nähe eines Tintenkammerbodens (9) bis zu einem Bereich in der Nähe einer Tintenkammerdecke (10) erstreckt.

4. Patrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im oder am Tintenzuführabschnitt (2) Mittel (28, 34, 35, 36, 32, 29, 30) vorgesehen sind um ein Auslaufen der Tintenpatrone zu verhindern.

5. Patrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tintenzuführabschnitt (2) im Tintenkammerboden (9), näher an einer ersten, sogenannten vorderen Seitenwand (11), als an einer zweiten, der ersten Seitenwand gegenüberliegenden, sogenannten hinteren Seitenwand (12) der Patrone (1, 1', 1"), angeordnet ist.

6. Patrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsöffnung (7) sowie eine zwischen Tintenzuführabschnitt (2) und Tintenkammer (4) angeordnete Zuführöffnung (16) im Wesentlichen auf derselben Höhe eines dazwischenliegenden im Gebrauch waagrechten Abschnitts (17) des Tintenkammerbodens (9) angeordnet sind.

7. Patrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftung (8) eine Kapillare (18) umfasst.

8. Patrone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kapillare (18) umgebungsluftseitig zumindest eine Überlaufkammer (19) mit einer Belüftungsöffnung (20) angeordnet ist, die ein von der Kapillarseite in die Überlaufkammer (19) nach unten ragendes Rohr (21) umfasst.

9. Patrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsöffnung (7) zur Zuführöffnung (16) und/oder der ersten Seitenwand (11) hin ausgerichtet und von beiden beabstandet ist.

10. Patrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberkammer (5) die Tintenkammer (4) in einen vorderen Bereich (23) mit Tintenzuführabschnitt (2), näher der ersten Seitenwand (11), und einen hinteren Bereich (24), näher der zweiten Seitenwand (12), teilt, wobei beide Bereiche so miteinander verbunden sind, dass sich die Tinte im Gebrauch frei dazwischen bewegen kann.

11. Patrone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tintenkammerboden (9) zumindest in einem Teilbereich des hinteren Bereichs (24) eine zur hinteren Seitenwand (12) der Patrone (1, 1', 1") hin ansteigende schräge Fläche (25) bildet.

12. Patrone nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Patrone (1, 1', 1") im unteren hinteren Bereich (24) eine Füllstandanzeige (26) umfasst.

13. Patrone nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandanzeige (26) ein Prisma oder einen Lichtleiter umfasst.

14. Patrone nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandanzeige (26) vom untersten Bereich des Tintenkammerbodens (9) bezüglich der Höhe beabstandet, dabei bevorzugt in der schrägen Fläche (25) angeordnet ist.

15. Patrone nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberkammer (5) in einem mittleren Bereich der Patrone (1, 1', 1"), dabei bevorzugt an einer dritten oder vierten Seitenwand (13, 14), die jeweils die erste Seitenwand (11) mit der zweiten Seitenwand (12) verbindet, angeordnet ist.

Zeichnung