DE19507823A1

DE19507823A1 - Verfahren zum Nachfüllen von Patronen für Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE19507823A1
Application number: DE19507823A
Authority: DE
Inventors: Sen Christopher L Allgeier; Ryan M Sell
Original assignee: Nu Kote International Inc
Current assignee: Nu Kote International Inc
Priority date: 1994-04-06
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1995-10-12
Also published as: IT1275930B1; CA2141067C; FR2718386A1; US5515663A; GB9503241D0; ITMI950522A0; FR2718386B1; CA2141067A1; GB2288148A; ITMI950522A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von Druckpatronen und insbesondere von Patronen für Tintenstrahldrucker. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei einem Verfahren zum Nachfüllen von leeren oder gebrauchten Patronen für Tinten strahldrucker und wird mit besonderem Bezug auf diese be schrieben. Es leuchtet jedoch ein, daß die Erfindung breite re Anwendungen hat und mit Vorteil auf anderen ähnlichen Ge bieten und bei anderen ähnlichen Anwendungen eingesetzt wer den kann.

In der Technologie der Tintenstrahldrucker verwendet man aus tauschbare Patronen oder Gehäuse, die eine bestimmte Menge Tinte enthalten, die zur Ausgabe durch eine Düse und auf ein Druckmedium wie Papier in die Form von Tröpfchen gebracht werden. Die Tintentröpfchen werden zum Beispiel nach Maßgabe eines elektrischen Signals gebildet, das die Tinte unter Bil dung einer Tintendampfblase aufheizt, die die Tinte aus der Düse herausdrückt. Ein elektrisches Widerstandselement heizt die Tinte in äußerst kurzer Zeit auf, so daß diese in Milli sekunden ausgegeben werden kann.

Zur Aufgabe der Tintentröpfchen auf das Papier können ähnli che Strukturen verwendet werden. Zum Beispiel kann ein piezo elektrischer Kristall zur Ausgabe der Tintentröpfchen verwen det werden. Wie bekannt führt das Beaufschlagen des Kri stalls mit einem elektrischen Signal zu einer Größenände rung. Die Größenänderung des Kristalls läßt sich mit Vorteil zum Steuern der aus der Patrone austretenden Tintentröpfchen verwenden. In gleicher Weise nimmt der Kristall bei Entfer nen des elektrischen Signals seinen ursprünglichen Zustand wieder an.

Zusätzliche Einzelheiten der Technologie der Tintenstrahl drucker sind gut bekannt. Da weiter die Struktur und die Be triebsweise der austauschbaren Patronen gut bekannt sind, wird eine weitere Erörterung in dieser Hinsicht als unnötig angesehen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Nachfüllen einer leeren Druckerpatrone dieser Bauart. Die be kannten Verfahren zum Nachfüllen der Patronen leiden unter einer Anzahl von Nachteilen. Insbesondere wird ein Teil der neu eingegebenen Nachfülltinte aus der Patrone herausge drückt und damit bei den bekannten Nachfüllverfahren ver schwendet. Abgesehen davon, daß diese herausgedrückte Tinte eine reine Verschwendung ist, sieht sich der Anwender einer großen Verschmutzung gegenüber. Die Lieferanten dieser Nach füllkästen erkennen diese Schwierigkeit und versuchen sie durch eine Belehrung des Anwenders dahingehend zu überwin den, daß dieser die Patrone während des Nachfüllvorganges in einen besonderen Halter oder Behälter einsetzen soll, der zum Auffangen der übergelaufenen Tinte absorbierende Kissen oder Flächen aufweist.

Eine noch andere, mit den bekannten Nachfüllverfahren verbun dene Schwierigkeit liegt darin, daß der Füllvorgang oft meh rere Male wiederholt werden muß, da sich ein ordentlicher Tintenfluß aus der Patrone nicht einstellt. Dieser Füllvor gang führt zu einem anderen Zeitpunkt dazu, daß zuviel Tinte aus den Düsen der Druckerpatrone herausgedrückt wird, da der Druck in der Patrone zu groß wird. Das bei den bekannten Nachfüllverfahren zum Füllen verwendete Werkzeug führt der Patrone eine vorgegebene Luftmenge nicht zu, sondern verläßt sich statt dessen beim Einleiten des richtigen Luftvolumens auf die Beurteilung des Anwenders.

Das Ausbilden eines neuen Kastens und Verfahrens zum Nachfül len von Druckerpatronen, die diese und andere Schwierigkei ten in einer wirkungsvollen und zuverlässigen Weise, die zu den gewünschten Mengen an Tinte und Luft führt, überwinden, ist daher erwünscht.

Zusammenfassende Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem neuen und verbesserten Nachfüllkasten und einem Verfahren, mit denen sämtliche der oben genannten Schwierigkeiten und auch andere überwunden werden und ein neues Verfahren zum Nachfüllen von Tinte in eine leere Druckerpatrone geschaffen wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt das Verfahren das Öffnen eines Fülloches in der Druckerpatrone, das Eingeben von Tinte durch das Fülloch, das Eingeben von Luft in die Pa tronenblasen und anschließend das Schließen des Füllochs in der Druckerpatrone ein.

Gemäß einem stärker begrenzten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine vorgegebene Tintenmenge in die Druckerpatrone ein gegeben. In gleicher Weise wird eine vorgegebene Luftmenge in eine in der Druckerpatrone enthaltene aufblasbare Blase eingegeben.

Gemäß einem noch anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird vor dem Herausnehmen eines Füllwerkzeuges aus dem Ausgleichs loch ein neuer Stopfen in das Fülloch eingesetzt.

Ein Hauptvorteil der Erfindung liegt in einer Vorgehenswei se, die vorgegebene Mengen Tinte und Luft zum Füllen und Vor bereiten der Druckerpatrone verwendet.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird in der Fähigkeit ge sehen, die Patrone während der Füllstufe gegenüber der Atmo sphäre offen zu lassen und damit den Druck in der Patrone nicht zu erhöhen, was normalerweise ein Austreten der Tinte durch die Druckdüsen oder das Rückschlagventil verursacht.

Ein noch anderer Vorteil der Erfindung liegt in der Fähig keit, in einer einzigen Stufe eine vorgegebene Luftmenge zur Verfügung zu stellen.

Ein weiterer Vorteil führt zu der Tatsache, daß zum Ausglei chen von Tintenverlusten während des Füllens zusätzliche Tin te nicht benötigt wird, da bei diesem bevorzugten Verfahren Verluste nicht auftreten.

Noch andere Vorteile und Vorzüge der Erfindung ergeben sich für Fachleute bei einem Lesen und Verstehen der folgenden ins einzelne gehenden Beschreibung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung kann in bestimmten Schritten, Teilen und Anord nungen von Schritten oder Teilen ihre physikalische Gestalt annehmen. Ein bevorzugter Nachfüll-Satz und ein zugehöriges Verfahren nach der Erfindung werden in dieser Beschreibung in Einzelheiten beschrieben und in den zugehörigen Zeichnun gen dargestellt. In diesen ist:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer gewerblich im allgemeinen verwendeten Tintenstrahldruckerpatrone, wobei Teile zur besseren Darstellung weggelassen sind,

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Druckerpatrone nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht mit der Darstellung des Herausnehmens des Füllochstopfens bei der Druckerpatrone,

Fig. 4 die Darstellung des Einfüllens von Nachfülltinte in die Patrone,

Fig. 5 die Darstellung des Einfüllens einer vorbestimmten Luftmenge in die Patrone,

Fig. 6 die Darstellung des Einsetzens eines neuen Fülloch stopfens und

Fig. 7 die Darstellung des Abnehmens der Füllspritze.

Ins einzelne gehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform und des Verfahrens des Nachfüllens

In der Zeichnung dienen die Darstellungen nur dem Zwecke der Beschreibung der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungs form und des erfindungsgemäßen Verfahrens und nicht dem Zwec ke der Beschränkung. Die Figuren zeigen eine leere Druckerpa trone A, die nachgefüllt und nicht durch eine neue Patrone ersetzt wird. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 weist eine lee re Druckerpatrone A ein Gehäuse 10 mit einer oder mehreren Austrittsdüsen 12 und einem Basisabschnitt 14 auf, von dem Tintentröpfchen nach Maßgabe der bekannten Tintenstrahltech nologie austreten. In dem Gehäuse befinden sich eine oder mehrere aufblasbare Blasen 16, die mit Federn 18 zum Ausbil den eines Rückdrucks zusammenwirken, der die Tintentröpfchen in der Patrone, wenn sie nicht durch elektrische Erregung ausgetrieben werden, zurückhält. Ein größerer Teil des Ge häuseinnenraumes bildet ein Reservoir oder einen Hohlraum 20 zur Aufnahme von Tinte.

Gemäß der weiteren Darstellung in Fig. 1 und der zusätzli chen Darstellung in Fig. 2 enthält der obere Abschnitt 22 der Druckerpatrone mindestens zwei mit dem Innenraum des Ge häuses in Verbindung stehende Öffnungen. Die erste Öffnung wird allgemein als Füllöffnung 30 angesehen. Wie ersichtlich ist, ist die Füllöffnung nach dem Einführen von Tinte in das Gehäuse im allgemeinen zugestöpselt oder geschlossen. Der ur sprüngliche Hersteller verschließt diese Öffnung mit einer Kugel oder einem Stopfen 32. Während des Betriebes der Druc kerpatrone nach Einsetzen in einen Tintenstrahldrucker ist die Füllöffnung damit geschlossen.

Eine zweite Öffnung wird im allgemeinen als Ausgleichsöff nung 40 angesehen. Sie steht mit den aufblasbaren Blasen 16 in Verbindung. Durch Aufblasen dieser Blasen durch die Aus gleichsöffnung läßt sich damit in dem geschlossenen Reser voir ein begrenzter Rückdruck erzeugen. Zum Aufrechterhalten eines stabilen Rückdrucks in der Patrone, damit diese rich tig arbeiten kann, füllen die Blasen damit bei Abnahme des entsprechenden Tintenvolumens im Gehäuse einen größeren An teil von dessen Volumen aus. Die Federn 18 halten die Blasen normalerweise in einem zusammengedrückten Zustand und drüc ken hierzu die Luft durch die Ausgleichsöffnung nach außen.

Gemäß bekannten Verfahren des Nachfüllens von Tintenstrahl druckerpatronen dieser Bauart wird die Kugel oder der Stop fen 32, der die Füllöffnung verschließt, entfernt. Tinte wird dann durch die Füllöffnung in das Gehäuse eingegeben, obwohl eine genaue Bemessung oder eine präzise Menge nicht verwendet wird. Die Hersteller von Tintennachfüllpackungen sehen zum Ausgleich für die erwartete Verschwendung und Lec kage im allgemeinen einen Tintenüberschuß vor. Nach dem Ein geben der neuen Tinte zum Nachfüllen der Druckerpatrone wird ein neuer Füllochstopfen in die Öffnung 30 eingesetzt. Bei diesen bekannten Verfahren ist es wichtig, daß der neue Stop fen an der Füllöffnung einen luftdichten Abschluß bildet.

Anschließend wird ein Füllwerkzeug, wie eine Küvette, in die Ausgleichsöffnung eingeführt. Der Verbraucher ist angewie sen, aus der Küvette Luft durch die Ausgleichsöffnung zu pressen, so daß Tinte durch die Abgabedüse ausgedrückt wird. Während des Füllvorganges kann etwas Tinte durchlecken, und es mag notwendig werden, den Füllvorgang ein- oder zweimal bis zum Aufbau eines ausreichenden Rückdrucks in der Patrone und zum Beenden der Leckage zu wiederholen. Der Verbraucher ist gewarnt, daß die Tinte während dieses Zeitabschnittes langsam aus der Patrone aussickern kann und das jede über schüssige Tinte durch Auftupfen der Patrone auf einem absor bierenden Stoff entfernt werden kann.

Gemäß dem in den Fig. 3 bis 7 gezeigten neuen Verfahren wird der obige Vorgang zum Nachfüllen einer leeren Druckerpa trone abgeändert. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 wird der Füllochstopfen 32 von der Füllöffnung 30 abgenommen. Jedes beliebige Spezialwerkzeug 42 kann zum Hineindrücken des ur sprünglichen Stopfens in das Gehäuse verwendet werden. Gemäß der Darstellung hat ein bevorzugtes Werkzeug 42 eine Breite von annähernd der Breite des oberen Abschnittes 22 der Patro ne. In seiner Gestalt ist das Werkzeug im allgemeinen recht eckförmig und planar mit einer erhöhten, von seiner Untersei te ausgehenden Vorwölbung. Die Vorwölbung ist auf den Füllochstopfen ausgerichtet, so daß beim Herunterdrücken des Werkzeugs auf den Stopfen 32 dieser von der Oberseite der Pa trone getrennt und in das Reservoir 20 hineingedrückt wird. Alternativ kann der Stopfen, falls die Druckerpatrone vorher nachgefüllt wurde, durch Herausziehen aus dem Fülloch 30 ent fernt werden. Dies wird weiter unten beschrieben.

Gemäß der Darstellung in Fig. 4 wird eine vorgegebene Tinten menge nach dem Herausnehmen des Stopfens aus dem Fülloch in die Patrone eingegeben. Vorzugsweise weist eine erste Sprit ze 50 eine vorgegebene Tintenmenge auf. Bei einer bevorzug ten Anordnung sind in der ersten Spritze 39 g Tinte vorgese hen und werden in die Patrone eingegeben. Es ist selbstver ständlich, daß von anderen Herstellern verkaufte Patronen mit anderen Größen andere Tintenmengen verlangen. Die Sprit zennadel 52 wird in das Fülloch eingesteckt und der Kolben 54 zur Abgabe der vorgegebenen Tintenmenge in die Patrone heruntergedrückt. Nach der vollständigen Leerung der ersten Spritze wird sie vom Fülloch abgenommen.

Fig. 5 zeigt die nächste Stufe beim Nachfüllvorgang. Eine zweite Spritze 60 wird zum Einleiten von Luft in die Blasen durch die Spritzennadel 62 verwendet. Vor dem Einführen der Nadel in die Ausgleichsöffnung 40 wird ein Kolben 64 bis zu einer vorgegebenen Marke auf dem Reservoir 68 zurückgezogen. Auf diese Weise wird eine vorgegebene Luftmenge in die Luft blasen eingeleitet. Zum Eingeben der vorgegebenen Luftmenge in die Blasen wird der Kolben dann ganz in die Spritze hin eingeschoben. Bei der bevorzugten Anordnung werden annähernd 7 cm³ Luft mit der zweiten Spritze in die aufblasbaren Bla sen eingeleitet.

Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß die Füllöffnung 30 während dieser Einleitung von Luft gegenüber der Atmosphäre offen bleibt. Es ist auch wichtig, daß die Nadel 62 der zwei ten Spritze in der Ausgleichsöffnung abgedichtet anliegt, so daß die richtige Luftmenge in die Blasen eingegeben wird. Dieses Aufblasen der Blasen bewirkt, daß der Tintenspiegel in der Patrone ansteigt. Wegen der abgemessenen Mengen läuft sie jedoch nicht über das Fülloch über.

Während sich die zweite Spritze noch an ihrer Stelle in der Ausgleichsöffnung befindet, wird das Fülloch mit einem neuen Stopfen 70 verschlossen. Die Tintenpatrone ist dann abgedich tet. Die zweite Spritze kann aus ihrer abgedichteten Lage in der Ausgleichsöffnung gelöst werden. Die Luftblasen werden von den Federn teilweise zusammengedrückt. Die Federn pres sen die Luft aus den Blasen durch die Ausgleichsöffnung nach außen. Dies führt zu einer entsprechenden Herabsetzung des Druckes in dem Gehäuse, da sich der neue Stopfen in einer das Patronenreservoir abdichtenden Lage befindet. Jede in Öffnungen oder Löchern der Patrone, zum Beispiel Düsenöffnun gen, befindliche Tinte wird als Folge des Soges oder der va kuumartigen Wirkung aufgrund der Abnahme der Größe der Blase nach innen gesaugt. Besonders wichtig ist, daß die Tinte in den Druckkopfdüsen wegen des sich in der Druckerpatrone bil denden leichten Unterdruckes nach innen gesaugt wird. Hier durch werden die bei den bekannten Verfahren vorhandenen Tin tenleckprobleme beseitigt.

Mit diesem bevorzugten Verfahren lassen sich leere Druckerpa tronen ohne die mit den bekannten Verfahren verbundenen Lec kagen, Verschmutzungen und Unbequemlichkeiten wirksam nach füllen. Die Verwendung von vorbestimmten Mengen Tinte und Luft in Kombination damit, daß das Gehäuse bis nach dem Ein leiten der Luft in die Blasen gegenüber dem atmosphärischen Druck offen gehalten wird, führt zu einer minimalen Leckage aus der Druckerpatrone.

Die Erfindung ist unter Bezug auf die bevorzugte Ausführungs form und das bevorzugte Verfahren beschrieben worden. Offen sichtlich werden Fachleute bei einem Lesen und Verständnis dieser Beschreibung auf Abänderungen und Abwandlungen sto ßen. Alle diese Abwandlungen und Abänderungen sollen einge schlossen sein, soweit sie in den Bereich der beifolgenden Patentansprüche fallen oder deren Äquivalente sind.

Claims

1. Verfahren zum Nachfüllen von Tinte in eine leere Drucker patrone, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Öffnen eines Fülloches in der Druckerpatrone, Einführen von Tinte in die Druckerpatrone durch das Fülloch,
Einführen von Luft in die Druckerpatrone und Schließen des Füllochs in der Druckerpatrone nach dem Lufteinführungsschritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllochöffnungsschritt die Schritte des Aufsetzens eines Werkzeuges über einem Füllochstopfen und des Hin einstoßens des Füllochstopfens in die Patrone um schließt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einführens der Tinte die Schritte des Vorsehens einer vorgegebenen Tintenmenge in einem ersten Reservoir und das vollständige Abgeben der vorgegebenen Tintenmenge in die Druckerpatrone umschließt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einführens der Luft die Schritte des Vor sehens einer vorgegebenen Luftmenge in einem zweiten Re servoir und des vollständigen Abgebens der vorgegebenen Luftmenge in in der Druckerpatrone enthaltene aufblasba re Blasen umschließt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einführens von Luft die Schritte des Vor sehens einer vorgegebenen Luftmenge in einer Spritze, des Einführens einer Nadel der Spritze in eine Aus gleichsöffnung der Druckerpatrone und des Niederdrückens eines Kolbens der Spritze zum Einführen der Luft in in der Druckerpatrone enthaltene aufblasbare Blasen um schließt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch den wei teren Schritt des Belassens der Spritzennadel in der Aus gleichsöffnung der Druckerpatrone bis nach dem Schließen des Fülloches.

7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch den wei teren Schritt des Vorsehens eines neuen Stopfens zum Schließen des Fülloches.

8. Verfahren zum Nachfüllen von Tinte in eine gebrauchte Druckerpatrone, die ein Gehäuse mit einem Fülloch, durch das Tinte in das Gehäuse eingegeben werden kann, und min destens eine aufblasbare Blase in dem Gehäuse enthält, die mit einer Ausgleichsöffnung zum Einführen von Luft in die aufblasbare Blase in Verbindung steht, gekenn zeichnet durch die folgenden Schritte:
Öffnen des Fülloches in einer gebrauchten Druckerpa trone,
Einführen einer vorgegebenen Tintenmenge in das Ge häuse durch das geöffnete Fülloch,
Einführen einer vorgegebenen Luftmenge durch die Aus gleichsöffnung und in die aufblasbare Blase und
Verschließen des Fülloches nach dem Schritt des Ein führens der Luft.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Öffnens des Fülloches den Schritt des Entfernens eines vorhandenen Stopfens aus dem Fülloch um schließt.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einführens der Tinte die Schritte des Einsetzens einer Nadel einer Tintennachfüllspritze in das Fülloch, des Hineindrückens eines Kolbens der Tinten nachfüllspritze zum Drücken einer vorgegebenen Tintenmen ge in das Gehäuse und des Lösens der Tintennachfüllsprit ze vom Gehäuse umschließt.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einführens der Luft den Schritt des Ein setzens einer Nadel einer Füllspritze in die Ausgleichs öffnung und den Schritt der Hineindrückens eines Kolbens der Füllspritze zum Ausgeben einer vorbestimmten Luftmen ge in die aufblasbare Blase umschließt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den zu sätzlichen Schritt des Haltens der Füllspritzennadel in der Ausgleichsöffnung bis nach dem Abschluß des Schrit tes des Schließens des Füllochs.

13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Schließens des Füllochs den Schritt des Vorsehens eines neuen Stopfens, der das Fülloch abdich tet, umschließt.

14. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Einführens der Luft nach dem Schritt des Einführens der Tinte abgeschlossen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Öffnens des Fülloches den Schritt des Entfernens eines Stopfens aus einer zuvor wiederbefüll ten leeren Druckerpatrone umschließt.