SE438470B - Vetsketillforselpatron for en bleckstraleskrivare - Google Patents

Description

7808495-1 Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillföra bläck, som är fritt från blåsor och föroreningar. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att tillföra bläck på sådant sätt att bläckbehållaren lätt kan avlägsnas och utbytas mot en annan behållare.

Samanfattning av uppfinningen.

Dessa ändamål uppnås med en vätsketillförselpatron enligt patentkravet 1.

Enligt uppfinningen har bläckbehållaren sålunda formen av en bläck- patron, innehållande en kolv, ett kolvhus, som bildar huvud- delen av patronens kropp, samt ett böjligt membran för att av- täta kolven i förhållande till huset. Alla dessa delar är fram- ställda av fluidogenomträngliga material. En skiljevägg är an- bragt i kolven för att tillåta fluidförbindelse mellan patro- nens inre och tillförselledningen till bläckstråleskrivhuvudet genom en ihålig nål, som är monterad i patronbehållaren. Ett hölje, som är förspänt uppåt av en fjäder i behållaren, ingri- per med kolven vid patronens införing i behållaren och tryck- sätter patronen. Patronen vrids därefter och spärras på den behållare som inqriper med patronhuset för att hålla den på plats. Ytterligare vridning eller vridning i motsatt riktning frigör spärrarna och patronen lyfts av och borttas helt. När bläck uttas från patronen, förflyttas kolven uppåt under inver- kan av fjädern för att behålla den reducerade volymen av bläck under tryck.

På höljet är vidare en vertikalt rörlig koppling monterad, som även är förspänd uppåt genom en fjäder. Kopplingen innehåller en gummihuv, som förskjuts över den ihåliga nålen vid borttag- ning av bläckpatronen från behållaren. Härigenom avtätas bläck- tillförselledningen från icke önskade luftblåsor och förore- ningar. Glidkopplingen styr vidare patronen till korrekt läge i förhållande till nålen och behållaren och medger nålen att genomtränga patronens skilivvägq, innan den pressas ned full- ständigt och vrids för att ingripa med behållarens spärrar lör monering. Fluidförbindelse bildas därför, innan patron- kolven är belastad uppåt för full trycksättning av bläckpat- 7808495-1 Lu ronon och bläekspili undviks sålunda. intet bläck är lagrat i patronen under tryck före installation på behållaren.

Dessutom förhindras bläckläckage bättre med användning av run- dad, ihålig nål genom en förpunkterad skiljevägg i stället för en standardnål och skiljevägg enligt tidiçare tehik.

Genom den ovan nämnda anordningen kan sålunda bläck tillföras en bläckstråleskrivare med konstant tryck till bläckpatronen tömts. Patronen kan lätt avlägsnas och en annan införas för fortsatt skrivning. Patronen och behållaren är båda helt tä- tade, när de är åtskilda från varandra. Tngen förorening av bläcket genom luft eller föroreningar kan inträffa. Ett annat resultat är att risken är liten för nedsmutsning av operatörens händer vid operationen med patronbyte.

Kort beskrivning av ritninqarna.

Ylilvrl iimrv 'in-limiil, ilílrclt-ldfir och oqi-ns;lc.wpr_.»r lios olika aspek- ter av uppfinningen framgår av följande beskrivning av före- dragna utföringsformer i anslutning till bifogade ritningar, på vilka fig. l är en vertikalsektion av en bläckpatronbehâl- lare med en på denna monterad bläckpatron, fig. 2 en sektion av bläckpatronbehållaren enligt fig. l men med bläckpatronen avlägsnad, fig. 3 och 4 variationer av vissa behållarkomponen- ter i utförinqsformen enlii fig. l och 2, fig. 5 en föredragen konstruktion av en utföringsform av bläckpatronen enligt fig. l och 2, sedd uppifrån, fig. 6 en sektion av komponenten enligt fig. 5, längs linjen 6-6 i denna figur och fig. 7 och 8 i större skala två sepcifika, alternativa konstruktioner av en komponent av den i Eig. l och 2 visade utföringsformen av be- hållaren.

Detaljerad beskrivning av de föredragna utförinqsformerna.

För bläcktillförselpatronen (fig. l) glider en kolv 10 upp genom ett patronhus 12, bestående av ett sidohns 14 och en patronöverdel 13. Ett böjligt, fluidogenomträngligt membran -w_......_._.._-.._.-.._-. .. -..__ _.. .___....... _..- ...__ .... . - 7aus49s-1 4 16 avtätar kolven mot patronens hus 12, medan kolven tillåts glida. Kolvens tätning sker i form av ett rullande membran.

Kanterna av membranet, som helst är framställt av mjukt gum- mi, såsom butyl, vilket är kemiskt resistent mot bläcket, är förtjockade så att de hålls av ringformiga utsprång 21 och 22 på överdelen 13 resp sidohuset 14 till bildande av en tät- ningspackning. Emedan det är fördelaktigt att forma sidohuset l4 och överdelen 13 av polystyrenplast, som är resistent mot både starka slag och kemisk reaktion med bläcket, kan dessutom överdelen och sidohuset vara ultraljudssvetsade till bildande av en ytterligare tätning mot bläckläckage. Klackar 18 är fäs- ta vid överdelen l3 för att ingripa med spärrar 32 på en be- hållare 30 för att hålla bläcktillförselhöljet på plats.

Det har visat sig fördelaktigt att fästa en skiljevägg 17 vid kolvens 10 centrum, även om andra ställen på huset är möjliga.

Skiljeväggen 17 är förpunkterad för att upptaga en genomgående nål 39. Vidare kan skiljeväggen 17 lämpligen vara formsprutad såsom en del av membranet 16 till ett enhetligt, fluidtätt element. Vid formsprutning av skiljeväggen 17 är det bäst att göra denna något större än kolven l0 så att skiljeväggen 17 kan med friktion ingripa med sidorna av det cirkulära inlopp- et ll. Skilj eväggen l7 kan skjutas in i inloppet och kommer att stanna kvar där utan användning av bindemedel. Vidare med- för den täta passningen mellan inloppet ll och skiljeväggen 17 att gummit står under tryck. Tryckkrafterna bringar gummit i skiljeväggen att sluta tätt bakom nålen 39, när den utdras från patronen, så att patronen åter tätas.

Fig. 5 och öxisar en föredragen utföringsform av skiljeväggen l7. Konstruktionen för denna skiljeväqq medför att skiljeväggen kan hållas på plats genom friktionskraft. När en nål införs, spänner den ut gummit i skiljevägqen och åstadkommer en ännu större kraft mot sidoväggen. Den kvarhållande friktionskraften ökas. Detta hjälper till att motverka den axialkraft på skilje- väggen som alstras av trycket från nålen, som pressas genom skiljeväggen, och tenderar att tvinga skiljeväggen ut ur in- loppet. En egenskap hos konstruktionen är sålunda att sido- s 7808495-1 väggens friktionskraft är större än den kraft hos nålen som tenderar att skjuta skiljeväggen ut ur inloppet.

I fig. 5 och 6 visas skiljeväggen 17 med tre horisontella zo- ner 62, 64 och 66. Ett förpunkterat hål 60 sträcker sin genom skiljeväggens 17 centrum och genom alla tre zonerna. Detta hål är noggrant skuret med en nål, som har en skarp spets och ett längre, avsmalnande parti. En ihålig nål 39 med en rundad spets används därefter för att åstadkomma fluidkommunikation med patronens inre. Dessa nålar skär icke gummit utan pressar hålets väggar att öppnas, sedan hålet på förhand upptagits i gummit. Den ihåliga nålen 39 utnyttjar sålunda hela tiden sam- ma bana och undviker ytterligare hål i skiljeväggen samt till- låter en mer effektiv tätning. Fig. 7 och 8 visar två utfö- ringsformer av ihåliga nålar med rundad spets, som kan använ- das såsom nålen 39 (fig. l och 2).

Det är uppenbart att användningen av en förpunkterad skilje- vägg och en ihålio nål med rundad spets icke behöver vara be- gränsad till trycksättbara patroner, såsom ovan nämnts, utan kan ersätta vilka tidigare kända system med skiljevägg och nål somlelst.

För att underlätta den ihåliga nålens styrning in i det på för- hand punkterade hålet. 60, är ett koniskt inlopp 61, som är en del av zonen 62, anbringat vid hålets 60 botten. I zonen 62 innehåller gummit i skiljeväggen 17 urtaq 63, som ger utrymme för gummits expansion, när nålen tränger igenom. Urtagen re- ducerar den axialkraft som tenderar att tvinga skiljeväggen ut ur läge. Mellan urtaqen överför gummilister 65 myckkrafter till väggarna i kolvens inlopp ll, som ökar friktion, vilken strävar att hålla skiljeväggen i läge. När nålen avlägsnas, finns tryckkrafter kvar i gummit på grund av stödet från sido- väggarna och hålet 60 kläms sålunda till stängning.

I zonen 64 finns massivt gummi som stöder mot väggarna. Gum- mit står under tryck före nålens införing och efter nålens borttagning. Dessa krafter tätar det på förhand skurna hålet. 7808495-1 ß Zonen 64, som är tunn jämfört med sin diameter, verkar såsom ett membran. När nålen anbringas vid centrum sträcks gummit.

Sträckningen försätter gummit under dragspänning och reducerar den kraft som erfordras för nålens qenomträngning. Den redu- cerar även den kvarhållande friktionskraften vid väggarna i zonen 64, med kvarhållningskraften i zonen 62 tillräcklig för att förhindra förskjutning av skiljevöqqen. Om gummit icke skulle böjas och sträckas i zonen 64, skulle den kraft som er- fodras för att införa nålen sannolikt vara oacceptabelt stor.

I zonen 66 finns intet sidoväqgstöd och sålunda inga tryck- krafter i gummit från början. När nålen genomtränger zonen 66 öppnas gummit och spänns ut till det öppna utrymme som finns.

Den kraft som erfordras för genomträngning är liten, emedan intet motstånd finns mot gummits rörelse utom dragspännings- krafterna i gummit självt. Ingen kvarhållningskraft för skil- jeväggen åstadkoms i zonen 66. En tätningskraft åstadkoms, när nålen avlägsnas från zonen 66 genom de inre dragspännings- krafterna i kombination med trycket från bläcket i patronen.

Bläckpatronen fylls genom att skiljeväggen 17 först genom- trängs med precision med en skarp, konisk, avsmalnande nål.

Genom detta förskurna hål låter en ihålig nål bläck strömma in i en kammare som bildas av membranet 16 och patronens över- del 13. När patronen blir full, når kolven sitt lägsta eller längst utdragna läge. Vid denna punkt hindrar spärrar på pat- ronhuset kolven från att frigöra patronhuset. På grund av den svaga lutningen mot centrum hos överdelen 13, tenderar luft att strömma in i det koniska utrymme 15 som finns vid överde- lens 13 mitt. Under processen med fyllning av patronen med bläck införs en ihålig nål genom skiljeväggen. Dess spets når till överdelen av utrymmet 15 och suger bort eventuell gas el- ler luft, som har samlats där.

I fig. 1 och 2 visas att behållaren 30 innefattar ett behål- larhus 31, på vilket finns spärrar 32, som låser bläckpatronen i läge. Läsning åstadkoms genom vridning av patronen kring dess axel, efter det att det helt införts, så att den ingriper med 7808495-1 spärrarna, såsom visas i fig. l, Genom ett anslutningsdon 38 tvingar belastningsfjädern 33 ett höfie eller en mantel 34 uppåt, som innehåller fjädern 33 och begränsar dess utsträck- ning. Manteln 34 har slitsar, som upptar klackar på huset 31, för att tillåta vertikal rörelse utan rotation. Fjädern 33 ut- övar en kraft mot patronkolven 10, när patronen är placerad i behållaren så att bläcket inuti behållaren trycksätts. Fjä- dern 33 åstadkommer även en kraft mot patronhuset 14, som hål- ler det i behållarhusets 31 spärrar. En glidbar koppling 36, som är monterad vid mitten av manteln 34, ingriper med bläck- behållaren och instäfler och styr även en ihålig nål 39 med rundad spets i behållaren till mitten av skiljeväqqen l7, när patronen sänks ned i behållaren. Kopplingen 36 innefat- tar dessutom en gummihuv 37 över nålen för att täta den mot luft och föroreningar, när behållaren avlägsnas (se fig. 2).

Emedan kolvens inlopp ll i patronen för upptagning av mellan- väggen gör kontakt med kopplingen 36 för att leda patronen i rätt läge i hylsan och åstadkomma den kraftbana längs vilken patronen trycks, är belastninqen på kolven, när patronen in- förs, riktad mot centrum. Mindre vridmoment kan överföras mel- lan patronen och behållaren när patronen vridsunder övervin- nande av fjädertrycket för låsning i spärrarna.

Ett anslutningsdon 38 håller den nål 39 som används för att genomtränqa skiljeväqqen i behållaren och förbinder nålen med en böjlig slanq 40 för att tillföra bläck till ett bläckstråle~ skrivhuvud. En kopplingsfjäder 35 utövar en kraft mellan kopp- lingen 36 och anslutningsdonet 38 för att dra gummihuven 37, som är en del av kopplingen 36, över änden av nålen 39 och av- täta den när patronen icke är i behållaren. När en patron in- förs i behållaren, sammanpressas fjädern 35. Kopplingen 36 förflyttas relativt anslutningsdonet 38 så att nålen 39 brinn- as att uttränqa från tätningshuven 37 och genomtränga skilje- väggen 17 i patronen. Kopplinqsfjädern 35 har valts svagare än belastningsfjädern 33 så att nålen kommer att Genomtränqa patronens sfiljevägg, innan belastningsfjädern komprimerats för att fullständigt trycksätta bläcket i patronen. På detta sätt reduceras bläckspill avsevärt, emedan patronen qenomträngs, 78084954 medan den endast är svagt trycksatt av kopplingsfjädern. Ef- ter det att fluidförbindelse har upprättats, nedpressas be- lastningsfjädern, när patronen låses i läge på behållaren för att till fullo trycksätta patronen.

Såsom en konstruktionsdetalj kan nämnas att alla styva delar av behållaren utom metallfjädrarna, är framställda av lätt formsprutad plast. En flamsäker plast under handelsbeteck- ningen Noryl från General Electric Corp. används för manteln 34 och behållarens hus 31. Kopplingen 36 och anslutningsdonet 38 utnyttjar acetylplast på grund av dess låga friktion och hâllfasthet. Material, som är mjuka, väderresistenta och har lågtryckshärdning, såsom neopren och etylpropylen, bör väljas för gummihuven och kontaktdynan 41.

Fig. 3 och 4 visar två olika utföringsformer av kopplingen 36 i fig. l och 2, som hindrar en droppe av bläck från nålen el- ler skiljeväggen från att avsättas antingen på skiljeväggen eller hylsan vid punkten för nålens passage, när nålen avlägs- nas från bläckhöljet och dras tillbaka till sin gummimantel i behållaren. Vid båda utföringsformerna sätter man en gummikon- takt i behållaren, som kommer att göra kontakt med skiljeväg- gen och vara under Icompression innan, under och efter passage av nålspetsen. Kompression kommer icke att upphöra förrän and- ra organ i behållaren och patronen kan avtäta det inre av höl- jet och behållaren från gränsytan.

Fig. 4 visar en dylik utföringsform. Gummihuven 37 är fogad vid kopplingen 36. Dess längd är sådan att den sträcker sig ovan- för den yta mot vilken kolven vilar. Detta bringar huven att vara under tryck vid gränsytan och utföra tätningsfunktionen under nâlens passage. Utföringsformen enligt fig. 3 har en se- parat utskjutande gummikontaktdyna 41 och en nâlgejd 42 ome- delbart under, som är fäst vid kopplingen 36. Det bör observe- ras vid jämförelse av de två utföringsformerna att vid den ena utföringsformen, i fig. 4, placerar man nålgejden 42 längre bort från punkten för nålens inträde i mellanväggen än i utföringsformen enligt fig. 3. Den fjäderkraft som åstadkoms 9 7808495-1 av gummihålmanteln strävar emellertid att tvinga nålen mot centrumlinjen för rätt införing genom skiljevägqen. Dessutom är denna utförinqsform enligt fiq. 4 något billigare, emedan den har färre delar.

De olika aspekterna av uppfinningen har beskrivits med avse- ende på särskilda utföringsformer av denna men det bör fram- hållas att uppfinninqens skyddsomfånq begränsas enbart av ef- terföljande patentkrav. Det inses sålunda lätt att uppfinningen kan användas med andra vätskor än bläck och inom andra områden än bläckstråleskrivning.

Claims (8)

78984954 “Û PATENTKRAV

1. l. Vätsketillförselpatron, innefattande ett patronhus (12), en i huset glidbar kolv (10) som är fjäderbelastad för att genom förskjutning i patronhuset trycksätta vätska i patronen, en anordning (L6) för att åstadkomma en fluid- tätning mellan golven och patronhuset när kolven glider fram och åter i huset, samt en vätsketillförselanslutning (39), k ä n n e t e c k n a d av att patron- huset (12) är avsett att upptas i en yttre behållare (30), varvid organ är ut- formade på patronhuset för att lösgörbart hålla detta i behållaren på sådant sätt, att en fjäderanordning (33) ingriper med kolven (10) för att sträva att förskjuta denna i förhållande till patronhuset vid patronens insättning i behållaren, samt att en av kolven uppburen och patronhuset tätande skiljevägg bildar ett tätat inlopp genom kolven som är genomträngbart av nämnda vätske- tillförselanslutning (39) vid insättning av patronen i behållaren (30) för att bilda fluidförbindelse mellan det inre av patronen och nämnda yttre behållare.

2. Patron enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att kolvens (10) fluidtätningsanordning innefattar ett för fluid ogenomträngligt, rullande membran (16).

3. Patron enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att patronhuset (12) är väsentligen cylindriskt med en ände sluten, samt att det rullande membranet (16) är skålformigt med en förtjockad, utskjutande sektion (17) vid centrum som bildar den av vätsketillförselanslutningen (39) genomträng~ bara skiljeväggen, varjämte membranet är tätande fäst vid patronhusets (12) inre väggar mot den slutna änden, så att ett avtätat fluidhölje bildas, samt att kolven (10) uppvisar vid sin centrumaxel en öppning, i vilken membranets utskjutande sektion är fasthållen, vilken kolv ingriper med membranet, så att membranet bildar en ringformig slinga kring kolvens sidor vid dennas förskjut- ning i huset.

4. Patron enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att den förtjockade, utskjutande sektionen (l7) av membranet (16) är fasthållen i kolvens (10) öppning (11), så att den förtjockade sektionen kvarblir i öppningen vid genomträngning av vätsketillförselanslutningen (39) och förblir tätad vid borttagning av anslutningen.

5. Bläckpatron enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d av att membranets (16) Eörtjockade sektion (17) är förpunkterad för att motta vätske- tillförselanslutningen (39). __..~.._.,........__.... ._... _ ._...l......_.. __. _ _ 1, 7808495-1

6. Patron enligt någut av patentkraven 3-5, k ä n n e t e c k n a d av att kolven (10) är belägen inuti patronhuset (12) på ett sådant sätt, att den är glidbar från ett läge vid den ände av huset, som är motstående nämnda slutna ände_till ett läge vid nämnda slutna ände.

7. Patron enligt något av patentkraven 3-6, k ä n n e t e c k n a d av att kolven är allmänt cirkulär samt att den förtjockade, utskjutande sektionen (17) av membranet (16) är inpassad under hoppressning i öppningen i kolven (10).

8. Patron enligt något av kraven 1~7, k ä n n e t e c k n a d av att vätskan i patronen är bläck av ett slag, som är särskilt lämpat för användning i bläckstråleskrívare.