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Dokumentenidentifikation DE3544328C2 02.11.1989
Titel Flüssigkeitsreservoir für Schreib- und Zeichengeräte
Anmelder Dataprint Datendrucksysteme R. Kaufmann KG, 2000 Hamburg, DE
Erfinder Kaufmann, Rainer, Dipl.-Ing., 2000 Hamburg, DE
Vertreter Niedmers, O., Dipl.-Phys.; Schöning, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 2000 Hamburg
DE-Anmeldedatum 14.12.1985
DE-Aktenzeichen 3544328
Offenlegungstag 25.06.1987
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.11.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.11.1989
IPC-Hauptklasse B43K 8/00
IPC-Nebenklasse G01D 15/16   B43L 13/00   B41J 27/00   
Zusammenfassung Bei Flüssigkeitsreservoiren für Schreibgeräte tritt immer wieder die Schwierigkeit auf, daß in der Regel nur die Hälfte des aufgenommenen Schreibflüssigkeitsvolumens beim Schreibvorgang abgegeben wird und bei Erwärmung des die Schreibflüssigkeit aufnehmenden Behälters Flüssigkeit aus der Austrittsöffnung hinausgedrückt wird, was sich in einer diskontinuierlichen Abgabe von Schreibflüssigkeit, beispielsweise durch Tropfenbildung, äußert. Zur Behebung dieses Nachteils wird ein Flüssigkeitsreservoir vorgeschlagen, das aus einem zur Umgebungsluft (21) hin offenen, mit einem kapillaren Speichermittel (14) gefüllten und mit einer Schreib-/Druckspitze (15) verbundenen Behälter (11) besteht, der über ein Verbindungsrohr (12) mit einem geschlossenen Behälter (10) zur Aufnahme einer Schreibflüssigkeit (13) gekoppelt ist. Die in den offenen Behälter hineinragende Öffnung (17) des Verbindungsrohres (12) berührt das kapillare Speichermittel (14) unter Bildung eines Zweiwegeventils (22).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitsreservoir für Schreib- oder Zeichengeräte mit einem zur Umgebungsluft hin offenen, mit einer Schreibspitze verbundenen zweiten Behälter, der über ein Verbindungsrohr mit einem ersten Behälter zur Aufnahme einer Schreibflüssigkeit gekoppelt ist.

Ein Flüssigkeitsreservoir dieser Art ist bekannt (DE-AS 27 41 311), das Teil eines noch weitere Behälter für Schreibflüssigkeit umfassenden Schreibflüssigkeitszulaufs zu einem Zeichengerät mit einem Röhrchenschreiber ist. Bei diesem Flüssigkeitsreservoir wird ein ein Schreibröhrchen aufweisender Röhrchenschreiber über eine Leitung mit einem zur Umgebungsluft hin offenen Zwischenbehälter verbunden, wobei der Zwischenbehälter wiederum über eine gesonderte Leitung über eine Pumpeinrichtung und von dort über eine weitere Zufuhrleitung mit einem Schreibflüssigkeitsbehälter verbunden ist. Im Zwischenbehälter ist ein Heißleiter angeordnet, der mit einem Schaltverstärker verbunden ist, wobei der Ausgang des Schaltverstärkers mit einem die Pumpeneinrichtung antreibenden Motor verbunden ist. Fällt im Zwischenbehälter infolge des bestimmungsgemäßen Auslaufens von Schreibflüssigkeit aus dem Schreibröhrchen das Schreibflüssigkeitsniveau im offenen Zwischenbehälter, erkennt der Heißleiter das in Form einer Widerstandsänderung, die den Schaltverstärker dazu veranlaßt, den die Pumpeneinrichtung antreibenden Motor anzutreiben, so daß Schreibflüssigkeit aus dem Schreibflüssigkeitsbehälter wiederum in den offenen Zwischenbehälter hineingepumpt wird, bis der Heißleiter dieses im Zwischenbehälter erkennt und den Schaltverstärker dazu veranlaßt, den die Pumpeneinrichtung antreibenden Motor auszuschalten.

Der Nachteil dieses bekannten Flüssigkeitsreservoirs besteht darin, daß eine elektrische Sensoreinrichtung in Form eines Heißleiters, elektrisch bzw. elektronisch betriebene Schaltverstärker und eine Pumpeneinrichtung sowie ein Motor zum Antrieb der Pumpeneinrichtung vorgesehen werden müssen, um überhaupt Schreibflüssigkeit aus dem Schreibflüssigkeitsbehälter zum Röhrchenschreiber bzw. in den Zwischenbehälter fördern zu können.

Derartige Systeme sind nur dann zum Einsatz in Schreib- oder Zeichengeräten geeignet, wenn diese Schreib- oder Zeichengeräte maschinell angetriebene große Schreib- bzw. Zeichenanlagen sind. Bei Tischgeräten zum Schreiben oder Zeichnen ist diese Art der Schreibflüssigkeitsförderung in einen Zwischenbehälter nicht durchführbar, da der schaltungs- und gerätetechnische Aufwand in keiner Relation zum Tischgerät als solchem steht. Ein weiterer Nachteil des bekannten Flüssigkeitsreservoirs besteht darin, daß es verhältnismäßig kompliziert im Aufbau ist mit der Folge, daß ein Einsatz tatsächlich nur in automatisch betriebenen Großschreib- bzw. Zeichengeräten möglich ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flüssigkeitsreservoir für Schreib- oder Zeichengeräte zu schaffen, das einerseits die darin enthaltene Schreibflüssigkeit ohne das Vorsehen besonderer Fördereinrichtungen fast vollständig abgibt, andererseits auch in der Lage ist, die Schreibflüssigkeit selbst bei hohen Temperaturschwankungen unabhängig vom Luftdruck gleichmäßig und tropfenfrei über eine Schreibspitze an den Beschreibstoff abzugeben, das leicht und kostengünstig herstellbar ist und das Einfüllen sehr großer Schreibflüssigkeitsmengen zuläßt.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1.

Der Vorteil dieses Flüssigkeitsreservoirs liegt darin, daß der von der Schreibspitze entfernt angeordnete Behälter zur Aufnahme der Schreibflüssigkeit gemeinsam mit dem mit kapillarem Speichermittel gefüllten Behälter ein Reservoir bildet, in dem der Vorrat an Schreibflüssigkeit beliebig groß gehalten werden kann. Der Teil des Reservoirs, der aus dem Behälter mit in ihm aufgenommenem kapillarem Speichermittel und Schreibspitze besteht, kann verhältnismäßig klein und damit mit geringer Masse ausgebildet werden, so daß sich das erfindungsgemäße Flüssigkeitsreservoir insbesondere für den Einsatz in automatischen Schreib- oder Zeichenvorrichtungen eignet.

Das Flüssigkeitsreservoir gestattet die Aufnahme von beträchtlichen Schreibflüssigkeitsmengen, so daß es sich, wie erwähnt, auch für automatische Schreib- bzw. Zeichenvorrichtungen eignet, während andere bekannte Schreibgeräte Füllmengen lediglich im Bereich bis zu 2 cm3 aufnehmen können.

Ein weiterer Vorteil des Flüssigkeitsreservoirs ist der, daß aufgrund des großen geschlossenen Behälters zur Aufnahme der Schreibflüssigkeit die Nachfüllintervalle groß gehalten werden können, so daß über lange Zeiträume ein ununterbrochener kontinuierlicher Schreib- und Zeichenbetrieb möglich ist. Dabei ist wiederum von Vorteil, daß nahezu die gesamte Schreibflüssigkeit aus dem geschlossenen Behälter für den Schreib- oder Zeichenvorgang abfließt, bevor der geschlossene Behälter erneut mit Schreibflüssigkeit gefüllt werden muß. Von Schwankungen der Temperatur und der Luft ist die kontinuierliche Abgabe der Schreibflüssigkeit völlig unbeeinflußt. Die diese Vorteile insgesamt bewirkenden konstruktiven Mittel des Flüssigkeitsreservoirs sind vorteilhafterweise einfach und damit kostengünstig herstellbar.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ragt das Verbindungsrohr, das axial in den mit dem kapillaren Speichermaterial gefüllten Behälter hineinragt, auch in das kapillare Speichermaterial hinein, wobei durch Einstellung der Eindringtiefe des Verbindungsrohres in das kapillare Speichermaterial ein Speichervolumen für den aus dem geschlossenen Behälter wärmebedingt austretenden Flüssigkeitsüberschuß gebildet wird.

Vorzugsweise ist das Verbindungsrohr in zwei Kanäle unterschiedlicher Kapillarität unterteilt, wobei der Kanal mit der größeren Kapillarität zum Transport der Schreibflüssigkeit und der andere Kanal zum Transport von Luft dient, wobei die Richtung des Transports der Schreibflüssigkeit zur Richtung des Transports der Luft entgegengesetzt ist. Durch die Ausführungsform wird die Fähigkeit der kontinuierlichen Förderung von Schreibflüssigkeit insofern verbessert, als in dem Verbindungsrohr die Förderung der Luft in den geschlossenen Behälter hinein und die Förderung von Schreibflüssigkeit aus dem geschlossenen Behälter heraus in das kapillare Speichermittel hinein in getrennten Kanalbereichen und innerhalb des Verbindungsrohres erfolgt und die Förderung der Schreibflüssigkeit durch kapillare Saugwirkung innerhalb des dafür bestimmten Schreibflüssigkeitsförderkanals unterstützt wird.

Die Kapillarität des kapillaren Speichermaterials ist größer als die des Verbindungsrohres zum Transport der Schreibflüssigkeit, so daß die Kapillaren des Kapillarspeichers letztlich den Grad der Förderung von Schreibflüssigkeit in ihn hinein bestimmen, bis der Kapillarspeicher bis zum Rand des zweikanaligen Verbindungsrohres gefüllt ist.

Es ist auch noch ein Schreibkopf für einen Farbstrahlschreiber bekannt (DE-OS 24 59 744), bei dem ein flüssigkeitsabsorbierendes Material in einem Farbflüssigkeitsbehälter zwar vorhanden ist, dieses dient jedoch nicht dem dosierten Abgeben von Schreibflüssigkeit zu einer Schreibspitze, sondern als Saugkapillare, um aus einem anderen Schreibflüssigkeitsbehälter über einen Docht Schreibflüssigkeit anzusaugen. Auch wird dort der Hinweis gegeben, daß der verwendete Schreibflüssigkeitsbehälter prinzipiell auch ohne flüssigkeitsabsorbierendes Material ausgeführt werden kann, d. h. ein Schreibflüssigkeitsbehälter vorgesehen werden kann, der überhaupt kein Kapillarmaterial enthält und trotzdem ohne dieses Kapillarmaterial voll funktionsfähig ist.

Schließlich ist aus dem IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 15, No. 9, February 1973, Seite 2889, ein Flüssigkeitsreservoir bekanntgeworden, in dem sogenannte "HighSourface-Tension-Inks" verwendet werden, d. h. Tinten mit einer sehr hohen Oberflächenhafteigenschaft, wie sie beispielsweise in Farbstrahldruckern verwendet werden, wobei derartige Drucker motorbetriebene Pumpen verwenden, mit denen die Schreibflüssigkeit dann über eine Düse auf eine Schreibunterlage aufgebracht wird. Das bekannte Schreibflüssigkeitsreservoir weist dabei nur einen geschlossenen Behälter auf, wobei der Unterdruck sich in dem geschlossenen Behälter in Abhängigkeit des Schreibvorganges ständig sägezahnförmig ändert. Maßnahmen gegen umgebungsbedingte Einflüsse wie Temperatur und Temperaturschwankungen sind aus dieser Vorveröffentlichung nicht bekannt, insbesondere nicht Maßnahmen der Art, daß es sich durch die Bemessung eines kapillaren Speichermittels und der dem kapillaren Speichermittel innenwohnenden Kapillarkräfte selbst aus dem geschlossenen Behälter mit Flüssigkeit versorgt.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgende schematische Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles eingehend beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 ein Flüssigkeitsreservoir im Schnitt, das zwei gesonderte, mit einem Verbindungsrohr verbundene Behälter aufweist,

Fig. 2 einen Ausschnitt durch das untere Ende des in den Behälter hineinstehenden Verbindungsrohres in der Seitenansicht und

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rohr entsprechend der Linie A-B von Fig. 1.

Das Flüssigkeitsreservoir besteht aus einem geschlossenen Behälter 10 und einem zweiten Behälter 11, die über ein Verbindungsrohr 12 miteinander in Verbindung stehen. Das Verbindungsrohr 12 kann von beliebiger Länge sein, so daß der geschlossene Behälter 10 entfernt vom zweiten Behälter 11 angeordnet werden kann.

Der geschlossene Behälter 10 dient zur Aufnahme von Schreibflüssigkeit 13 und kann in einer beliebigen Form und aus beliebigen Werkstoffen hergestellt sein. Das Verbindungsrohr 12 selbst braucht, abweichend von der Darstellung von Fig. 1, nicht in Form eines geraden Rohres ausgebildet zu sein, vielmehr kann es auch in einer beliebigen Form gebogen sein, um einen Förderweg zwischen dem geschlossenen Behälter 10 und dem zweiten Behälter 11 für Schreibflüssigkeit und Luft zu bilden.

Der zweite Behälter 11, in den das Verbindungsrohr 12 hineinragt, weist bei diesem Ausführungsbeispiel zylindrische Konturen auf. Er kann aber auch in einer beliebigen anderen Form ausgebildet sein.

Am Behälterboden 23, d. h. an seiner von der Öffnung 17 des Verbindungsrohres 12 wegweisenden Seite, weist der zweite Behälter 11 eine Schreibspitze 15 auf, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen rechtwinklig vom Behälterboden 23 nach außen wegsteht. Die hier dargestellte Schreibspitze 15 ist in Form eines kapillaren Rohres ausgebildet, wobei das kapillare Rohr an der Spitze, an der es auf einem Beschreibstoff aufliegt bzw. mit diesem beim Schreibvorgang in Berührung kommt, eine Öffnung 20 zum Austritt der Schreibflüssigkeit aus dem zweiten Behälter 11 durch die rohrförmige Schreibspitze 15 hindurch aufweist. Es wird darauf hingewiesen, daß es auch möglich ist, die Schreibspitze 15 über eine längere oder mehrfach gekrümmte kapillare Verbindung mit Schreibflüssigkeit zu versorgen.

Es sei hervorgehoben, daß grundsätzlich beliebige Schreibspitzen 15 vorgesehen werden können, beispielsweise Schreibfedern, Kugelschreibspitzen, Faserschreibspitzen oder dergleichen, so daß das Flüssigkeitsreservoir mit derartigen Schreibspitzen verbunden werden kann und ausdrücklich nicht auf den Einsatz mit rohrförmigen Schreibspitzen 15 beschränkt ist.

Der zweite Behälter 11 ist mit einem kapillaren Speichermaterial 14 gefüllt, wobei ein Teil dieses kapillaren Speichermaterials 14 beträchtlich über dem Niveau der Öffnung 17 des Verbindungsrohres 12 gegenüber dem Behälterboden 23 liegt. Das kapillare Speichermaterial 14 selbst kann von beliebiger Art sein, wobei sich besonders ein Kapillarschaummaterial eignet. Das in das kapillare Speichermaterial 14 hineinragende Verbindungsrohr 12 ist in Form eines einfachen Rohres mit beliebigem, aber kapillarem Querschnitt ausgebildet. Vorzugsweise weist es jedoch einen Querschnitt entsprechend der Darstellung von Fig. 3 auf, bei dem ein kreisförmiger Querschnittsteil einen ersten Kanal 19 zur Förderung der Luft in den geschlossenen Behälter 10 hinein und ein kleinerer Querschnittsteil einen zweiten Kanal 18 zur Förderung von Schreibflüssigkeit 13 aus dem geschlossenen Behälter 10 heraus bildet. Beide Kanäle 18, 19 weisen zwar erheblich unterschiedliche Querschnittsgrößen auf, sind jedoch nicht voneinander abgetrennt.

Der zweite Kanal 18 zur Förderung der Schreibflüssigkeit 13 ist in Form einer Kapillaren ausgebildet, wobei die Kapillarität dieses Kanals 18 eine größere Kapillarität als die des ersten Kanals 19 zur Förderung von Luft aufweist. Die Luft 21 steigt von der Öffnung 17 des Verbindungsrohres 12 in den geschlossenen Behälter 10 hinein, während dort befindliche Schreibflüssigkeit 13 aus dem Behälter 10 durch den zweiten Kanal 18 in das kapillare Speichermaterial 14 im zweiten Behälter 11 hineinströmt.

Die Kapillarität der an den zweiten Behälter 11 angeschlossenen Schreibspitze 15 ist größer als die Kapillarität des kapillaren Speichermaterials 14 und diese ist wiederum größer als die Kapillaritäten des Kanales 18.

Der Transport der Schreibflüssigkeit vom geschlossenen Behälter 10 zur Schreibspitze 15 geschieht nach Befüllung des geschlossenen Behälters 10 mit Schreibflüssigkeit dadurch, daß die Kapillaren des kapillaren Speichermaterials 14 aus dem zweiten Kanal 18 Schreibflüssigkeit ansaugen. Luft 21, die von der offenen Behälterseite 24 durch schreibmittelfreies kapillares Speichermaterial 14 oberhalb des Niveaus der Öffnung 17 des Verbindungsrohres 12 kommt, kann durch den ersten Kanal 19, solange das kapillare Speichermaterial 14 nicht bis zum Rand der Öffnung 17 des Verbindungsrohres 12 und darüber gefüllt ist und die Zufuhr von Luft 21 nicht abgeschlossen ist, in den ersten Behälter 10 hineingelangen. Die Schreibspitze 15 zieht durch ihre größere Kapillarität die Schreibflüssigkeit 13 aus dem kapillaren Speichermaterial 14 bis zu ihrer Öffnung 20 und gibt die Schreibflüssigkeit 13 ab, wenn ein hier nicht dargestellter Beschreibstoff mit der Schreibspitze 15 bzw. deren Öffnungsbereich berührt wird.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Flüssigkeitsreservoirs überragt das Niveau des kapillaren Speichermaterials 14 das Niveau der Öffnung 17 des Verbindungsrohres 12. Dieses zusätzliche Volumen an kapillarem Speichermaterial 14 oberhalb dient bei geeigneter Dimensionierung zur vollständigen Aufnahme der bei Erwärmung aus dem geschlossenen Behälter 10 austretenden Menge an Schreibflüssigkeit 13. Da diese durch Temperaturerhöhung momentan überschüssige Menge an Schreibflüssigkeit 13 die Öffnung 17 des Verbindungsrohres 12 vollständig luftdicht umschließt, wird sie entweder bei nachfolgender Verminderung der Temperatur wieder in den geschlossenen Behälter 10 zurückgesogen oder aber beim Schreibvorgang verbraucht, so daß auch andauernde Temperaturschwankungen den zweiten Behälter 11 nicht zum Überlaufen bringen können. Das kapillare Speichermaterial 14 dient im Bereich der in das kapillare Speichermaterial 14 hineinragenden Öffnung 17 des Verbindungsrohres 12 gewissermaßen als kapillares Zweiwegeventil 22. Die Füllhöhe der Schreibflüssigkeit 13 im zweiten Behälter 11 darf jedoch auch infolge des temperaturbedingten Austretens von Schreibflüssigkeit aus dem geschlossenen Behälter 10 nicht so hoch sein, daß sie im Behälter 11 die kapillare Haltefähigkeit des kapillaren Speichermaterials 14 übersteigt.

Das hier beschriebene Flüssigkeitsreservoir bewirkt eine von den Umgebungsparametern wie Luftdruck und Temperatur weitgehend unabhängige, kontinuierliche und tropfenfreie Schreibflüssigkeitsabgabe beim Schreibvorgang.

Der geschlossene Behälter 10 und der Behälter 11 können derart über das Verbindungsrohr 12 miteinander verbunden werden, daß beide Behälter 10, 11 nach außen wie ein einstückiger Behälter erscheinen, wobei sich derartige Ausführungsformen vorzugsweise für manuell betriebene Schreibgeräte eignen. Die Zufuhr von Luft 21 erfolgt bei einer derartigen Ausführungsform dann durch ein oder mehrere in der Seitenwand des zweiten Behälters 11 oberhalb des kapillaren Speichermaterials 14 angeordnete, hier nicht dargestellte Löcher. Bei einer derartigen Ausführungsform befindet sich dann vorzugsweise die Schreibspitze 15 in axialer Richtung zu dem aus dem geschlossenen Behälter 10 und dem zweiten Behälter 11 gebildeten Gesamtbehälter, wobei dieser einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

Beide Behälter 10, 11 können trennbar voneinander ausgebildet sein, so daß Schreibflüssigkeit 13 auf leichte Weise in den abgenommenen geschlossenen Behälter 10 über das Verbindungsrohr 12 eingefüllt oder geschlossene Behälter 10 in Form von Patronen ausgewechselt werden können.

Bei allen Ausführungsformen muß der zweite Behälter 11, der das kapillare Speichermaterial 14 aufnimmt, nur etwa 1/10 des Volumens des geschlossenen Behälters 10 aufweisen, so daß der im zweiten Behälter 11 bei vollständiger Abgabe der Schreibflüssigkeit 13 aus dem gesamten Flüssigkeitsreservoir darin zurückbleibende Schreibflüssigkeitsrest vernachlässigbar klein ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Flüssigkeitsreservoir für Schreib- oder Zeichengeräte mit einem zur Umgebungsluft hin offenen, mit einer Schreibspitze verbundenen zweiten Behälter, der über ein Verbindungsrohr mit einem ersten Behälter zur Aufnahme einer Schreibflüssigkeit gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Behälter (10) zur Aufnahme der Schreibflüssigkeit (13) geschlossen ist und der zweite offene Behälter (11) mit einem kapillaren Speichermaterial (14) gefüllt ist, wobei die in den offenen zweiten Behälter (11) hineinragende Öffnung (17) des Verbindungsrohres (12), welches als Kapillarrohr ausgeführt ist, das kapillare Speichermaterial (14) im offenen Behälter (11) wenigstens berührt.
  2. 2. Flüssigkeitsreservoir nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kapillare Verbindungsrohr (12) in das kapillare Speichermittel (14) hineinragt.
  3. 3. Flüssigkeitsreservoir nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsrohr (12) in zwei Kanäle (18, 19) unterschiedlicher Kapillarität unterteilt ist, wobei der zweite Kanal (18) mit der größeren Kapillarität zum Transport der Schreibflüssigkeit (13) und der erste Kanal (19) zum Transport von Luft dient.






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