DE19637879C2 - Verfahren zum Nachfüllen eines Tintenvorrats für einen Tintenstrahldrucker, nachfüllbarer Tintenvorrat und Nachfüllvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Nachfüllen eines wiederverwendbaren Tintenvorrats, der eine unter Druck stehende Kammer aufweist, einen nachfüllbaren Tinten­ vorrat und eine Nachfüllvorrichtung.

Ein typischer Tintenstrahldrucker weist einen Stift auf, der an einem Wagen befestigt ist, der eine Druckoberfläche, wie z. B. ein Stück Papier, überquert. Der Stift trägt einen Druckkopf. Während der Druckkopf über geeignete Positionen auf der Druckoberfläche läuft, aktiviert ein Steuerungssy­ stem Tintenstrahlen auf dem Druckkopf, um Tintentropfen auf die Druckoberfläche auszustoßen oder auszuwerfen, und um ge­ wünschte Bilder und Schriftzeichen zu bilden.

Um richtig zu arbeiten, müssen derartige Drucker einen zu­ verlässigen Tintenvorrat für den Druckkopf aufweisen. Viele Tintenstrahldrucker verwenden einen Einweg-Tintenstift, der an dem Wagen befestigt werden kann. Ein derartiger Tinten­ stift umfaßt typischerweise, zusätzlich zu dem Druckkopf, ein Reservoir, das einen Tintenvorrat enthält. Der Tinten­ stift umfaßt ferner typischerweise Druckregelungsvorrichtun­ gen, um den Tintenvorrat für eine Verwendung durch den Druckkopf auf einem geeigneten Druck zu halten. Wenn der Tintenvorrat aufgebraucht ist, wird der Tintenstift entsorgt und ein neuer Tintenstift wird eingebaut. Dieses System lie­ fert einen einfachen, benutzerfreundlichen Weg, um einen Tintenvorrat für einen Tintenstrahldrucker zu schaffen.

Bei einem Drucker, der einen Tintenstift verwendet, wird je­ doch der gesamte Tintenstift, einschließlich des Reservoirs und des Tintenvorrats, mit dem Druckkopf bewegt. Dies macht einen Kompromiß notwendig. Falls der Tintenstift ein großes Reservoir und einen großen Tintenvorrat besitzt, ist dersel­ be schwerer, und es schwieriger ist, denselben schnell zu bewegen. Dies kann die Geschwindigkeit, mit welcher der Drucker drucken kann und welche ein wichtiges Kennzeichen eines Druckers ist, begrenzen. Falls der Tintenstift ein kleines Reservoir und einen kleinen Tintenvorrat aufweist, wird derselbe andererseits schneller geleert, wodurch ein häufigeres Auswechseln desselben notwendig wird.

Die Probleme, die durch Größenbegrenzungen des Tintenreser­ voirs aufgeworfen werden, wurden durch die steigende Popula­ rität von Farbdruckern vergrößert. Bei einem Farbdrucker ist es gewöhnlicherweise notwendig, dem Druckkopf mehr als eine Tintenfarbe zuzuführen. Im allgemeinen werden drei oder vier unterschiedliche Tintenfarben benötigt, von denen jede in einem getrennten Reservoir enthalten sein muß. Das gemeinsa­ me Volumen all dieser Reservoire ist auf die gleiche Art und Weise wie das einzelne Reservoir eines typischen Einfarb­ druckers begrenzt. Folglich kann jedes Reservoir lediglich aus einem Bruchteil der Größe eines typischen Reservoirs für einen Einfarbdrucker bestehen.

Sogar wenn eines der Reservoire geleert ist, kann der Druck­ stift außerdem nicht länger in der Lage sein, wie beabsich­ tigt zu drucken. Folglich muß der Tintenstift typischerweise ersetzt und beseitegelegt werden, oder zumindest zum Nach­ füllen ausgebaut werden, wenn das erste der Reservoire ge­ leert ist. Dies verkürzt die Nutzlebensdauer des Tinten­ stifts weiter.

Es ist zu erkennen, daß der Druckkopf und die Druckrege­ lungsvorrichtung des Tintenstifts wesentlich zu den Kosten des Tintenstifts beitragen. Diese Vorrichtungen können fer­ ner eine weit längere erwartete Nutzlebensdauer als der Tin­ tenvorrat in dem Reservoir aufweisen. Wenn der Tintenstift beiseitegelegt ist, können der Druckkopf und die Druckrege­ lungsvorrichtung folglich eine sehr große nutzbare Restle­ bensdauer aufweisen. Zusätzlich ist es bei Tintenstiften mit mehreren Farben unwahrscheinlich, daß alle Tintenreservoire zur selben Zeit geleert sind. Folglich wird der beiseitege­ legte Tintenstift wahrscheinlich nicht verwendete Tinte, ebenso wie einen voll funktionsfähigen Druckkopf und eine voll funktionsfähige Druckregelungsvorrichtung enthalten. Daraus ergeben sich für den Anwender erhöhte Kosten und eine etwas unwirtschaftliche und ineffiziente Verwendung von Be­ triebsmitteln.

Um einige der Unzulänglichkeiten von Einweg-Tintenstiften zu vermindern, haben einige Tintenstrahldrucker Tintenvorräte verwendet, die nicht an dem Wagen befestigt sind. Derartige Tintenvorräte sind keiner der Größenbegrenzungen eines Tin­ tenvorrats, der mit dem Wagen bewegt wird, unterworfen, da dieselben in dem Drucker feststehend sind. Einige Drucker mit feststehenden Tintenvorräten weisen ein nachfüllbares Tintenreservoir auf, das in den Drucker eingebaut ist. Tinte wird durch einen Schlauch, welche von dem Druckkopf hinter­ hergezogen wird, aus dem Reservoir zu dem Druckkopf zuge­ führt. Alternativ kann der Druckkopf ein kleines Tintenre­ servoir aufweisen, das periodisch wieder aufgefüllt wird, indem der Druckkopf zu einer Auffüllstation an dem festste­ henden, eingebauten Reservoir bewegt wird. Bei jeder Alter­ native kann die Tinte von dem Reservoir zu dem Druckkopf entweder durch eine Pumpe innerhalb des Druckers oder durch einen Schwerkraftsfluß zugeführt werden.

Derartige eingebaute Reservoire sind jedoch häufig schwierig und unsauber nachzufüllen. Da dieselben niemals ausgewech­ selt werden, tendieren eingebaute Tintenreservoire zusätz­ lich dahin, Teilchen und Schmutzstoffe anzusammeln, die das Druckerverhalten negativ beeinflussen können.

Angesichts dieser Probleme verwenden einige Drucker auswech­ selbare Reservoire. Diese Reservoire befinden sich wie die eingebauten Reservoire nicht auf dem Wagen und werden folg­ lich während des Druckens nicht mit dem Druckkopf bewegt.

Auswechselbare Reservoire sind manchmal Kunststofftaschen, die mit Tinte gefüllt sind. Die Tasche ist mit einer Vor­ richtung, wie z. B. einem Septum, welches von einer Hohlnadel durchstochen werden kann, zum Koppeln derselben mit dem Drucker versehen, derart, daß Tinte von der Tasche zu dem Druckkopf fließen kann. Häufig wird die Tasche gedrückt oder auf irgendeine Art und Weise unter Druck gesetzt, um zu be­ wirken, daß Tinte aus dem Reservoir fließt. Sollte die Ta­ sche bersten oder auslaufen, während dieselbe unter Druck steht, können die Konsequenzen für den Drucker katastrophal sein.

Ein spezielles auswechselbares Reservoir führt dem Druckkopf zuverlässig Tinte zu, ist noch dazu nicht kompliziert, und kann einfach und kostengünstig hergestellt werden. Dieses Reservoir ist ferner ohne weiteres wiederverwertbar.

Das auswechselbare Reservoir weist einen Tintenvorrat auf, der ein Hauptreservoir zum Halten eines Tintenvorrats auf­ weist. Das Hauptreservoir, welches typischerweise etwa auf Umgebungsdruck gehalten wird, ist über ein Ventil mit einer Kammer mit einem variablen Volumen gekoppelt, wobei das Ven­ til den Tintenfluß von dem Reservoir zu der Kammer ermög­ licht und den Tintenfluß von der Kammer zu dem Reservoir be­ grenzt. Die Kammer ist mit einem Fluidauslaß gekoppelt, wel­ cher normalerweise geschlossen ist, um den Tintenfluß zu verhindern. Wenn jedoch der Tintenvorrat in einem Drucker eingebaut ist, öffnet sich der Fluidauslaß, um eine Fluid­ verbindung zwischen der Kammer und dem Stift einzurichten.

Die Kammer kann als Teil einer Pumpe dienen, um dem Stift von dem Reservoir Tinte zuzuführen. Insbesondere wenn das Volumen der Kammer vergrößert wird, wird Tinte von dem Re­ servoir durch das Ventil und in die Kammer gezogen. Wenn das Volumen der Kammer verkleinert wird, wird Tinte durch den Fluidauslaß aus der Kammer gedrängt, um den Druckkopf zu versorgen.

Das Reservoir weist flexible Kunststoffwände auf, die von einem starren Rahmen getragen werden. Der Rahmen wird von einem Chassis getragen, welches ferner die Kammer mit einem variablen Volumen und den Fluidauslaß trägt.

Die US 5 280 300 beschreibt ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Abfüllen einer Tintenkassette für computer­ gesteuerte Tintenstrahldrucker, bei der ein innerhalb der Kassette angeordneter kollabierbarer Tintenbehälter nach­ gefüllt wird. Das Nachfüllen erfolgt unter Verwendung eines porösen Kapillarmaterials, welches innerhalb einer Tinten­ zuführung angeordnet ist, und ein Kapillar-Ventil bildet, welches ein Tintenfluß durch dasselbe hindurch verhindert, wenn eine Seite des Ventils nicht benetzt ist.

Die nachveröffentlichte EP 0739740 A1 mit älterem Zeitrang beschreibt ein Tintenreservoir für ein Tintenstrahldrucker, das ein Hauptreservoir aufweist, das typischerweise auf Umgebungsdruck liegt. Das Hauptreservoir ist über ein Einwegventil mit einer Kammer mit einstellbarem Volumen verbunden, die es ermöglicht, daß Tinte von der Reservoir in die Kammer fließt, und ein Fluß von Tinte von der Kammer in das Reservoir verhindert. Die Kammer ist mit einem Fluidauslaß verbunden, der normalerweise verschlossen ist, um einen Tintenfluß zu vermeiden. Wenn die Tintenver­ sorgung in einem Drucker installiert ist, bildet der Fluid­ auslaß eine Fluidverbindung zwischen der Kammer und dem Drucker. Die Kammer ist Teil einer Pumpe, die innerhalb der Versorgung vorgesehen ist, die betätigt wird, um Tinte von dem Reservoir zu dem Drucker zuzuführen. Ein Füllanschluß ist vorgesehen, um das Reservoir in der Tintenversorgung mit Tinte zu befüllen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Nachfüllen eines Tintenvorrats, einen nach­ füllbaren Tintenvorrat und eine Nachfüllvorrichtung für einen Tintenvorrat des im vorhergehenden beschriebenen Typs zu schaffen, um eine Wiederverwendung dieses Tintenvorrats nach dem Nachfüllen zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Nachfüllen eines Tintenvorrats gemäß Anspruch 1, durch einen nachfüllbaren Tintenvorrat gemäß Anspruch 3 gelöst und eine Nachfüllvorrichtung gemäß Anspruch 5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsansicht eines Tintenvorrats, der unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, nachgefüllt werden kann;

Fig. 2 eine Querschnittansicht des Tintenvorrats von Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht des Chassis des Tintenvorrats von Fig. 1;

Fig. 4 eine Unteransicht des Chassis von Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Draufsicht der Druckplatte des Tintenvorrats von Fig. 1;

Fig. 6 eine perspektivische Unteransicht der Druckplat­ te von Fig. 5;

Fig. 7 eine Explosions-Querschnittansicht einer alter­ nativen Pumpe für eine Verwendung in einem Tin­ tenvorrat, der unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung nachgefüllt werden kann;

Fig. 8 den Tintenvorrat von Fig. 1, der in ein Ankopp­ lungsfach eines Tintenstrahldruckers eingefügt wird;

Fig. 9 eine Querschnittansicht eines Teils eines Tin­ tenvorrats von Fig. 1, der in das Ankopplungs­ fach eines Tintenstrahldruckers eingefügt wird;

Fig. 10 eine Querschnittansicht, die den Tintenvorrat von Fig. 9 zeigt, der vollständig in das Ankopp­ lungsfach eingefügt ist;

Fig. 11A bis 11D Querschnittansichten des Tintenvorrats und des Ankopplungsfachs, die die Pumpe, die Betäti­ gungsvorrichtung und den Tintendetektor in ver­ schiedenen Betriebsstufen zeigen;

Fig. 12 das Nachfüllverfahren der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 13 eine Querschnittansicht entlang der Linie 13-13 von Fig. 12;

Fig. 14 eine Querschnittansicht wie Fig. 13, jedoch ei­ nes alternativen Ausführungsbeispiels.

Ein Tintenvorrat gemäß einem Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 als Bezugsziffer 20 dargestellt. Der Tintenvorrat 20 weist ein Chassis 22 auf, welches ein Tintenreservoir 24 zum Bein­ halten von Tinte, eine Pumpe 26 und einen Fluidauslaß 28 trägt. Das Chassis 22 ist in einem harten Schutzgehäuse 30 mit einem Aufsatz 32, der an dessen unterem Ende befestigt ist, eingeschlossen. Der Aufsatz 32 ist mit einer Öffnung 34, um einen Zugang zu der Pumpe 26 zu ermöglichen, und mit einer Öffnung 36 versehen, um einen Zugang zu dem Fluidauslaß 28 zu ermöglichen.

Im Gebrauch ist der Tintenvorrat 20 in das Ankopplungsfach 38 eines Tintenstrahldruckers eingefügt, wie es in Fig. 8, 9 und 10 dargestellt ist. Beim Einfügen des Tintenvorrats 20 wird eine Betätigungsvorrichtung 40 in dem Ankopplungsfach 38 durch die Öffnung 34 in Kontakt mit der Pumpe 26 ge­ bracht. Zusätzlich wird ein Fluideinlaß 42 in dem Ankopp­ lungsfach 38 durch eine Öffnung 36 mit dem Fluidauslaß 28 gekoppelt, um einen Fluidweg von dem Tintenvorrat 20 zu dem Stift zu erzeugen. Der Betrieb der Betätigungsvorrichtung 40 bewirkt, daß die Pumpe 26 Tinte aus dem Reservoir 24 zieht und die Tinte durch den Fluidauslaß 28 und den Fluideinlaß 42 dem Stift zuführt.

Nach Entleeren der Tinte aus dem Reservoir 24, oder aus ir­ gendeinem anderen Grund, kann der Tintenvorrat 20 ohne wei­ teres aus dem Ankopplungsfach 38 entfernt werden. Beim Ent­ fernen schließen sich der Fluidauslaß 28 und der Fluideinlaß 42, um dabei zu helfen, zu verhindern, daß irgendeine ver­ bleibende Tinte in den Drucker oder auf den Anwender aus­ läuft. Der Tintenvorrat 20 kann dann nachgefüllt, beiseite­ gelegt oder für einen erneuten Einbau zu einem späteren Zeitpunkt aufbewahrt werden. Auf diese Art und Weise liefert der Tintenvorrat 20 einem Anwender eines Tintenstrahl­ druckers einen einfachen und ökonomischen Weg, um einen zu­ verlässigen und einfach auswechselbaren Tintenvorrat für einen Tintenstrahldrucker bereitzustellen.

Wie es in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, weist das Chas­ sis 22 einen Hauptkörper 44 auf. Ein Rahmen 46 erstreckt sich von dem oberen Teil des Chassiskörpers 44 nach oben, wobei der Rahmen dabei hilft, das Tintenreservoir 24 zu de­ finieren und zu tragen. Bei dem dargestellten Ausführungs­ beispiel definiert der Rahmen 46 ein im allgemeinen quadra­ tisches Reservoir 24 mit offenen Seiten und mit einer Dicke, die durch die Dicke des Rahmens 46 bestimmt ist. Jede Seite des Rahmens 46 ist mit einer Stirnseite 48 versehen, an wel­ cher eine Kunststoffolie 50 befestigt ist, um die Seiten des Reservoirs 24 einzuschließen. Die dargestellte Kunststoffo­ lie ist flexibel, um zu ermöglichen, daß sich das Volumen des Reservoirs 24 ändern kann, während Tinte aus dem Reser­ voir 24 entleert wird. Dies hilft dabei, eine Entnahme und eine Verwendung der gesamten Tinte in dem Reservoir 24 zu ermöglichen, indem der Betrag des Gegendrucks reduziert wird, der erzeugt wird, sowie Tinte aus dem Reservoir 24 entleert wird. Es ist beabsichtigt, daß der dargestellte Tintenvorrat 20, wenn derselbe voll ist, etwa 30 Kubikzen­ timeter Tinte enthält. Demgemäß betragen die allgemeinen Abmessungen des Tintenreservoirs, das durch den Rahmen de­ finiert wird, etwa 57 mm in der Höhe, etwa 60 mm in der Breite und etwa 5,25 mm in der Dicke. Diese Abmessungen kön­ nen abhängig von der gewünschten Größe des Tintenvorrats und den Abmessungen des Druckers, in welchem der Tintenvorrat verwendet werden soll, variieren.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kunst­ stoffolien 50 an die Stirnseiten 48 des Rahmens auf eine für Fachleute bekannte Art und Weise Hitze-gefügt. Bei dem dar­ gestellten Ausführungsbeispiel sind die Kunststoffolien 50 mehrlagige Folien mit einer äußeren Schicht aus Polyethylen mit niedriger Dichte, einer Klebstoffschicht, einer Schicht aus metallisiertem Polyethylen-Terephtalat, einer Klebstoff­ schicht, einer zweiten Schicht aus metallisiertem Polyethy­ len-Terphtalat, einer Klebstoffschicht und einer inneren Schicht aus Polyethylen mit niedriger Dichte. Die Schichten aus Polyethylen mit niedriger Dichte sind etwa 0,00127 cm (0,0005 Zoll) dick, wobei das metallisierte Polyethylen-Te­ rephtalat etwa 0,00122 cm (0,00048 Zoll) dick ist. Das Poly­ ethylen mit niedriger Dichte auf der Innen- und Außenseite der Kunststoffolien kann ohne weiteres an den Rahmen Hitze- gefügt werden, während die Doppelschicht aus metallisiertem Polyethylen-Terephtalat eine robuste Barriere gegen einen Dampfverlust und gegen ein Auslaufen liefert. Natürlich kön­ nen bei anderen Ausführungsbeispielen unterschiedliche Mate­ rialien, alternative Verfahren zum Befestigen der Kunst­ stoffolien an dem Rahmen oder andere Reservoirtypen verwen­ det werden.

Wie es in den Fig. 1 bis 4 zu sehen ist, ist der Körper 44 des Chassis 22 mit einer Füllöffnung 52 versehen, um zu er­ möglichen, daß Tinte in das Reservoir 24 eingeführt wird. Nach dem Füllen des Reservoirs 24 wird ein Pfropfen 54 in die Füllöffnung 52 eingefügt, um das Entweichen von Tinte durch die Füllöffnung 52 zu verhindern. Bei dem dargestell­ ten Ausführungsbeispiel ist der Pfropfen 54 eine Polypropy­ len-Kugel, die sich Preßsitz-mäßig in der Füllöffnung 52 be­ findet.

Ferner wird eine Pumpe 26 auf dem Körper 44 des Chassis 22 getragen. Die Pumpe 26 dient dazu, Tinte aus dem Reservoir 24 zu pumpen, und dieselbe dem Drucker über den Fluidauslaß 28 zuzuführen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, umfaßt die Pumpe 26 eine Pumpenkammer 56, die einstückig mit dem Chassis 22 ge­ bildet ist. Die Pumpenkammer 56 wird durch eine Einfas­ sungs-artige Wand 58 definiert, welche sich nach unten von dem Körper 44 des Chassis 22 erstreckt.

Ein Pumpeneinlaß 60 ist an dem oberen Teil der Kammer 56 ge­ bildet, um eine Fluidverbindung zwischen der Kammer 56 und dem Tintenreservoir 24 zu ermöglichen. Ferner ist ein Pum­ penauslaß 62 vorgesehen, durch welchen Tinte aus der Kammer 56 ausgestoßen werden kann. Ein Ventil 64 ist innerhalb des Pumpeneinlasses 60 positioniert. Das Ventil 64 ermöglicht den Fluß von Tinte aus dem Tintenreservoir 24 in die Kammer 56, wobei dasselbe aber den Fluß von Tinte aus der Kammer 56 zurück in das Tintenreservoir 24 begrenzt. Wenn die Kammer drucklos ist, kann auf diese Weise Tinte aus dem Tintenre­ servoir, durch den Pumpeneinlaß und in die Kammer gezogen werden, wohingegen Tinte in der Kammer durch den Pumpenaus­ laß ausgestoßen werden kann, wenn die Kammer unter Druck steht.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 64 ein Klappenventil, das an der Unterseite des Pumpeneinlasses 60 positioniert ist. Das Klappenventil 64, das in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist ein rechteckiges Stück aus einem fle­ xiblen Material. Das Ventil 64 ist über dem unteren Teil des Pumpeneinlasses 60 positioniert und an den Mittelpunkten seiner kurzen Seiten an das Chassis 22 Hitze-gefügt (die Hitze-gefügten Bereiche sind in den Figuren dunkler darge­ stellt). Wenn der Druck innerhalb der Kammer 56 genügend weit unter den Druck in dem Reservoir 24 abfällt, biegen sich die ungefügten Seiten des Ventils 64 jeweils nach un­ ten, um den Fluß von Tinte um das Ventil 64, durch den Pum­ peneinlaß 60 und in die Kammer 56 zu ermöglichen. Das Ventil 64 ist konfiguriert, um so lange offen zu bleiben, wie die Kammer 56 nicht unter Druck steht. Bei alternativen Konfigu­ rationen könnte das Klappenventil 64 lediglich auf einer Seite Hitze-gefügt sein, derart, daß sich das gesamte Ventil 64 um die gefügte Seite biegt, oder dasselbe könnte auf drei Seiten Hitze-gefügt sein, derart, daß sich lediglich eine Seite des Ventils biegen würde.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Klappen­ ventil 64 aus einem zweilagigen Material hergestellt. Die obere Lage ist eine Schicht aus Polyethylen mit niedriger Dichte, die 0,00381 cm (0,0015 Zoll) dick ist. Die untere Lage ist eine Schicht aus Polyethylen-Terephtalat (PET), die 0,00127 cm (0,0005 Zoll) dick ist. Das dargestellte Klappen­ ventil 64 ist ungefähr 5,5 mm breit und 8,7 mm lang. Natür­ lich können andere Ventilmaterialien oder andere Ventil­ größen verwendet werden.

Eine flexible Membran 66 umschließt die Unterseite der Kam­ mer 56. Die Membran 66 ist ein wenig größer als die Öffnung an der Unterseite der Kammer 56, wobei die Membran 66 um die Unterkante der Wand 58 abgedichtet ist. Das überschüssige Material in der überdimensionierten Membran 66 ermöglicht es, daß sich die Membran 66 nach oben und nach unten biegt, um das Volumen in der Kammer 56 zu variieren. Bei dem darge­ stellten Tintenvorrat 20 ermöglicht das Versetzen der Mem­ bran 66, daß das Volumen der Kammer 56 um etwa 0,7 Kubikzen­ timeter variiert werden kann. Das vollständig ausgedehnte Volumen der dargestellten Kammer 56 liegt etwa zwischen 2,2 und 2,5 Kubikzentimeter.

Die dargestellte Membran 66 ist aus dem gleichen mehrlagigen Material wie die Kunststoffolien 50 hergestellt. Natürlich können auch andere geeignete Materialien verwendet werden, um die Membran 66 zu bilden. Bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ist die Membran 66 unter Verwendung herkömm­ licher Verfahren an die Unterkante der Einfassungs-artigen Wand 58 Hitze-gefügt. Während des Hitze-Fügungsverfahrens dichtet das Polyethylen mit niedriger Dichte in der Membran 66 jegliche Falten oder Verknitterungen in die Membran 66 ab, um eine auslaufsichere Verbindung zu erzeugen.

Eine Druckplatte 68 und eine Feder 70 sind innerhalb der Kammer 56 positioniert. Die Druckplatte 68, die detailliert in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, weist eine glatte Un­ terseite 72 auf, wobei sich eine Wand 74 um deren Umfang nach oben erstreckt. Die zentrale Region 76 der Druckplatte 68 ist geformt, um das untere Ende der Feder 70 aufzunehmen, wobei dieselbe mit einem Federrückhaltesporn 78 versehen ist. Vier Flügel 18 erstrecken sich lateral aus einem oberen Abschnitt der Wand 74. Die dargestellte Druckplatte 68 ist aus Polyethylen mit hoher Dichte geformt.

Die Druckplatte 68 ist innerhalb der Kammer 56 positioniert, wobei die Unterseite 72 an die flexible Membran 66 angrenzt. Das obere Ende der Feder 70, welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus rostfreiem Stahl besteht, wird auf einem Sporn 82 gehalten, der in dem Chassis gebildet ist, wobei das untere Ende der Feder 70 auf dem Sporn 78 auf der Druckplatte 68 gehalten ist. Auf diese Art und Weise setzt die Feder die Druckplatte 68 nach unten gegen die Membran 66 unter Vorspannung, um das Volumen der Kammer zu vergrößern. Die Wand 78 und die Flügel 80 dienen dazu, die Ausrichtung der Druckplatte 68 zu stabilisieren, während dieselben eine freie, kolbenartige Bewegung derselben innerhalb der Kammer 56 ermöglichen.

Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Pumpe 56 ist in Fig. 7 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Pumpe 26 eine Kammer 56a, die durch eine Einfassungs-ar­ tige Wand 58a definiert ist, die von dem Körper 44a des Chassis nach unten vorsteht. Eine flexible Membran 66a ist an der Unterkante der Wand 58a angebracht, um das untere En­ de der Kammer 56a zu umschließen. Ein Pumpeneinlaß 60a an dem oberen Teil der Kammer 56a erstreckt sich von der Kammer 56a in das Tintenreservoir 24a, wobei ein Pumpenauslaß 62a es ermöglicht, daß Tinte aus der Kammer 56a austritt. Der Pumpeneinlaß 60a weist einen breiten Abschnitt 86, der sich in die Kammer 56a öffnet, einen schmalen Abschnitt 88, der sich in das Tintenreservoir öffnet, und eine Schulter 90 auf, die den breiten Abschnitt 86 mit dem schmalen Abschnitt 88 verbindet. Ein Ventil 64a ist in dem Pumpeneinlaß 60a positioniert, um den Tintenfluß in die Kammer 56a zu ermög­ lichen und um den Tintenfluß von der Kammer 56 zurück in das Tintenreservoir 24a zu begrenzen. Bei dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist das Ventil kreisförmig. Es können je­ doch auch anders gestaltete Ventile, wie z. B. quadratische oder rechteckige, verwendet werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 ist eine einheitliche Feder/Druckplatte 92 in der Kammer 56 positioniert. Die Fe­ der/Druckplatte 92 umfaßt eine flache untere Fläche 94, die an die Membran 66a angrenzend positioniert ist, einen Feder­ abschnitt 96, der die Unterseite nach unten unter Vorspan­ nung setzt, und einen Befestigungsstab 98, der Reibungs­ mäßig in den breiten Abschnitt 86 des Pumpeneinlasses 60a paßt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Federabschnitt 96 eine im allgemeinen kreisförmige Konfigu­ ration auf, wobei derselbe durch die Membran 66a in einer gebogenen Position vorgespannt ist. Die natürliche Feder­ kraft des Materials, das verwendet wird, um die Feder/Druck­ platte 92 aufzubauen, drängt die Feder zu ihrer ursprüngli­ chen Konfiguration, wodurch die untere Fläche nach unten un­ ter Vorspannung gesetzt wird, um das Volumen der Kammer 56a auszudehnen. Die einheitliche Feder/Druckplatte 92 kann aus verschiedenen geeigneten Materialien gebildet sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventil 64a ein Klap­ penventil, das durch die Oberseite des Befestigungsstabs 98 auf der Schulter 90 des Pumpeneinlasses 60a in Position ge­ halten wird. Der Befestigungsstab 98 weist eine Kreuzform auf, welche es ermöglicht, daß das Klappenventil 64a nach unten in vier offene Quadranten abgebogen wird, um zu ermög­ lichen, daß Tinte von dem Tintenreservoir 24a in die Kammer fließen kann. Die Schulter verhindert, daß das Klappenventil in die Aufwärtsrichtung abgebogen wird, um den Tintenfluß aus der Kammer zurück in das Reservoir 24a zu begrenzen. Vielmehr tritt die Tinte über den Pumpenauslaß 62 aus der Kammer aus. Es sollte zu erkennen sein, daß der Befesti­ gungsstab einen "V"-Querschnitt, einen "I"-Querschnitt oder einen beliebigen anderen Querschnitt aufweisen kann, welcher es ermöglicht, daß sich das Klappenventil geeignet biegt, um den benötigten Tintenfluß in die Kammer zuzulassen.

Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, verbindet ein Kanal 84 den Pumpenauslaß 62 mit dem Fluidauslaß 28. Bei dem dargestell­ ten Ausführungsbeispiel ist die obere Wand des Kanals 84 durch das untere Bauglied des Rahmens 46 gebildet, wobei die untere Wand durch den Körper 44 des Chassis 22 gebildet ist. Eine Seite ist von einem Abschnitt des Chassis umschlossen, wobei die andere Seite von einem Abschnitt einer der Kunst­ stoffolien 50 umschlossen ist.

Wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist der Fluid­ auslaß 28 innerhalb eines Hohlzylindervorsprungs 99 unterge­ bracht, der sich von dem Chassis 22 nach unten erstreckt. Der obere Teil des Vorsprungs 99 öffnet sich in den Kanal 84, um zu ermöglichen, daß Tinte von dem Kanal 84 in den Fluidauslaß 28 fließt. Eine Feder 100 und eine Dichtungsku­ gel 102 sind in dem Vorsprung positioniert und werden durch ein nachgiebiges Septum 104 und eine Falzabdeckung 106 an ihrem Platz gehalten. Die Länge der Feder 100 ist derart be­ messen, daß dieselbe in dem invertierten Vorsprung 99 mit der Kugel 102 oben plaziert werden kann. Das Septum 104 kann dann in den Vorsprung 99 eingefügt werden, um die Feder 100 ein wenig zusammenzudrücken, derart, daß die Feder 100 die Dichtungskugel 102 gegen das Septum 104 unter Vorspannung setzt, um eine Dichtung zu bilden. Die Falzabdeckung 106 paßt über das Septum 104 und nimmt einen ringförmigen Vor­ sprung 108 auf dem Vorsprung 99 in Eingriff, um die gesamte Anordnung zusammenzuhalten.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Feder 100 als auch die Kugel 102 aus rostfreiem Stahl. Die Dichtungskugel 102 ist derart dimensioniert, daß sich die­ selbe in dem Vorsprung 99 frei bewegen und den Tintenfluß um die Kugel 102 ermöglichen kann, wenn sich dieselbe nicht in der Dichtungsposition befindet. Das Septum 104 ist aus Poly­ isopren-Gummi gebildet und weist eine konkave Unterseite auf, um einen Abschnitt der Kugel 102 aufzunehmen, um eine sichere Dichtung zu bilden. Das Septum 104 ist mit einem Schlitz 110 (Fig. 1) versehen, derart, daß dasselbe, ohne zu reißen oder beschädigt zu werden, ohne weiteres durchstochen werden kann. Der Schlitz 110 ist jedoch normalerweise ge­ schlossen, derart, daß das Septum 104 selbst eine zweite Dichtung bildet. Der Schlitz 110 kann vorzugsweise mit sei­ nem schmaleren Ende, das an die Kugel 102 angrenzt, ein we­ nig kegelförmig zulaufend sein. Die dargestellte Falzab­ deckung 106 ist aus Aluminium gebildet und weist eine Dicke von etwa 0,0508 cm (0,020 Zoll) auf. Ein Loch 112 ist vorge­ sehen, derart, daß die Falzabdeckung 106 das Durchstechen des Septums 104 nicht stört.

Wenn sich der Pumpen-und-Fluidauslaß 28 am richtigen Platz befindet, kann das Tintenreservoir 24 mit Tinte gefüllt wer­ den. Um das Tintenreservoir 24 zu füllen, kann Tinte durch die Füllöffnung 52 injiziert werden. Während Tinte in das Reservoir 24 eingeführt wird, kann eine Nadel (nicht ge­ zeigt) durch den Schlitz 110 in dem Septum 104 eingefügt werden, um die Dichtungskugel 102 niederzudrücken, und um das Entweichen jeglicher Luft aus dem Reservoirs 24 zu er­ möglichen. Alternativ kann durch die Nadel ein Teilvakuum angelegt werden. Das Teilvakuum an dem Fluidauslaß 28 be­ wirkt, daß Tinte aus dem Reservoir 24 die Kammer 56, den Kanal 84 und den zylindrischen Vorsprung 99 füllt, derart, daß, wenn überhaupt, wenig Luft in Kontakt mit der Tinte zu­ rückbleibt. Das Teilvakuum, das an den Fluidauslaß 28 ange­ legt ist, beschleunigt ferner das Füllverfahren. Sobald der Tintenvorrat 20 gefüllt ist, ist der Pfropfen 54 in die Füllöffnung 52 Preßsitz-mäßig eingefügt, um das Entweichen von Tinte oder das Eintreten von Luft zu verhindern.

Natürlich gibt es eine Vielzahl von weiteren Verfahren, wel­ che auch verwendet werden könnten, um den vorliegenden Tin­ tenvorrat 20 zu füllen. In einigen Fällen kann es wünschens­ wert sein, den gesamten Tintenvorrat 20 vor dem Füllen des­ selben mit Tinte mit Kohlendioxid zu überfluten. Auf diese Weise wird jegliches Gas, das während des Füllungsverfahrens in dem Tintenvorrat 20 eingefangen wird, Kohlendioxid und nicht Luft sein. Dies kann einen Vorzug darstellen, da sich Kohlendioxid in einigen Tinten auflösen kann, während dies Luft nicht kann. Im allgemeinen kann es einen Vorzug dar­ stellen, soviel Gas wie möglich aus dem Tintenvorrat 20 zu entfernen, derart, daß Blasen und dergleichen nicht in den Druckkopf oder in den Nachschleppschlauch eintreten. Zu die­ sem Zweck kann es auch einen Vorzug darstellen, entgaste Tinte zu verwenden, um die Bildung oder Anwesenheit von Bla­ sen in dem Tintenvorrat 20 weiter zu vermeiden.

Obwohl das Tintenreservoir 24 eine ideale Art und Weise lie­ fert, um Tinte zu enthalten, kann dasselbe ohne weiteres durchstochen werden oder zerbrechen und einen gewissen Was­ serverlust aus der Tinte ermöglichen. Demgemäß ist das Re­ servoir 24 in einem Schutzgehäuse 30 eingeschlossen, um das Reservoir 24 zu schützen und um den Wasserverlust weiter zu begrenzen. Das dargestellte Gehäuse 30 ist aus gereinigtem Polypropylen hergestellt. Man hat herausgefunden, daß eine Dicke von etwa 1 mm einen robusten Schutz liefert und einen unannehmbaren Wasserverlust aus der Tinte verhindert. Das Material und die Dicke des Gehäuses 30 können jedoch bei an­ deren Ausführungsbeispielen variieren.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, weist die Oberseite des Gehäuses 30 profilierte Greifflächen 114 auf, die geformt und texturiert sind, um es einem Anwender zu ermöglichen, den Tintenvorrat 20 einfach zu greifen und handzuhaben. Ein vertikale Rippe 116 mit einer Feststellvorrichtung 118, die in der Nähe ihres unteren Endes gebildet ist, steht aus je­ der Seite des Gehäuses 30 lateral heraus. Die Basis des Ge­ häuses 30 ist offen, um ein Einfügen des Chassis 22 zu er­ möglichen. Ein Anschlag 120 erstreckt sich von jeder Seite der Wand 58, die die Kammer 56 definiert, lateral nach außen. Diese Anschläge 120 grenzen an die Unterkante des Ge­ häuses 30 an, wenn das Chassis 22 eingefügt ist.

Der Schutzaufsatz 32 ist an dem unteren Teil des Gehäuses 30 befestigt, um das Chassis 22 in der richtigen Position zu halten. Der Aufsatz 32 ist mit Ausnehmungen 128 versehen, welche die Anschläge 120 auf dem Chassis 22 aufnehmen. Auf diese Art und Weise werden die Anschläge 120 zwischen dem Aufsatz 32 und dem Gehäuse 30 stark gesichert, um das Chas­ sis 22 in der richtigen Position zu halten. Der Aufsatz 32 ist ferner mit einer Öffnung 34, um einen Zugang zu der Pum­ pe 26 zu ermöglichen, und mit einer Öffnung 36 versehen, um einen Zugang zu dem Fluidauslaß 28 zu ermöglichen. Der Auf­ satz 32 bedeckt die Füllöffnung 52, um dabei zu helfen, zu verhindern, daß an dem Tintenvorrat 20 unbefugt herumge­ bastelt wird.

Ein Ende des Aufsatzes 32 ist mit herausstehenden Identifi­ zierungskeilen 130 versehen, welche den Typ oder die "Fami­ lie" der Tinte, die in dem Tintenvorrat 20 enthalten ist, identifizieren können. Falls der Tintenvorrat mit Tinte ge­ füllt ist, die für eine Verwendung mit einem speziellen Drucker oder mit einer speziellen Klasse von Druckern geeig­ net ist, wird beispielsweise ein Aufsatz mit Keilen mit ei­ ner ausgewählten Anzahl und Beabstandung verwendet (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei gleichmäßig von­ einander beabstandete Keile gezeigt), um die verwendete Tin­ tenfamilie anzuzeigen.

Das andere Ende des Aufsatzes 32 ist mit einer Identifizie­ rungskeilnut 130 versehen, die abhängig von ihrer speziellen Position, Größe oder abhängig von beiden, eine gewisse Tin­ tenfarbe anzeigt, wie z. B. Zyan, Magenta, etc. Falls der Tintenvorrat 20 mit einer speziellen Tintenfarbe gefüllt ist, kann demgemäß ein Aufsatz mit einer Keilnut (oder Keil­ nuten) verwendet werden, die die verwendete Farbe anzeigen. Die Farbe des Aufsatzes kann auch verwendet werden, um die Tintenfarbe anzuzeigen, die in dem Tintenvorrat 20 enthalten ist.

Als ein Ergebnis dieser Struktur kann das Chassis 20 und das Gehäuse 30 ungeachtet des speziellen Tintentyps, den diesel­ ben enthalten werden, hergestellt und angeordnet werden. Nachdem das Tintenreservoir 24 gefüllt ist, wird dann ein Aufsatz, der die spezielle Familie und Farbe der verwendeten Tinte anzeigt, an dem Gehäuse 30 befestigt. Dies ermöglicht Herstellungseinsparungen, da im Lagerbestand ein Vorrat an leeren Chassis und Gehäusen 30 aufbewahrt werden kann. Dann, wenn ein Bedarf nach einem speziellen Tintentyp besteht, kann die Tinte in den Tintenvorrat 20 eingeführt werden, und ein geeigneter Aufsatz kann an dem Tintenvorrat 20 befestigt werden. Folglich reduziert dieses Schema den Bedarf danach, einen großen Lagerbestand an Tintenvorräten, die jeden Tin­ tentyp enthalten, bereitzuhalten.

Wie es dargestellt ist, ist der untere Teil des Gehäuses 30 mit zwei Umfangsrillen 122 versehen, welche zwei Umfangsrip­ pen 124 in Eingriff nehmen, die auf dem Aufsatz 32 gebildet sind, um den Aufsatz 32 an dem Gehäuse 30 zu sichern. Eine Schallschweißung oder einige andere Mechanismen können fer­ ner wünschenswert sein, um den Aufsatz 32 an dem Gehäuse 30 sicherer zu befestigen. Zusätzlich kann eine Beschriftung sowohl auf den Aufsatz 32 als auch auf das Gehäuse 30 ge­ klebt werden, um dieselben stärker aneinander zu sichern. Ein druckempfindlicher Kleber kann verwendet werden, um die Beschriftung auf eine Art und Weise anzukleben, die verhin­ dert, daß die Beschriftung abgezogen wird, und die ein unbe­ fugtes Herumbasteln mit dem Tintenvorrat 20 erschwert.

Vorzugsweise sollte die Befestigung zwischen dem Gehäuse 30 und dem Aufsatz 32 genau genug sitzen, um ein unbeabsichtig­ tes Trennen des Aufsatzes 32 von dem Gehäuse 30 zu verhin­ dern, und um dem Tintenfluß aus dem Gehäuse 30 standzuhal­ ten, sollte sich in dem Tintenreservoir 24 ein Leck ausbil­ den. Es ist jedoch ferner wünschenswert, daß die Befestigung das langsame Eindringen von Luft in das Gehäuse 30 ermög­ licht, während Tinte aus dem Reservoir 24 entleert wird, um den Druck in dem Gehäuse 30 allgemein auf dem gleichen Druck wie dem Umgebungsdruck zu halten. Andernfalls kann sich in dem Gehäuse 30 ein Unterdruck ausbilden und den Tintenfluß aus dem Reservoir 24 hemmen. Das Eindringen von Luft sollte jedoch begrenzt sein, um eine hohe Feuchtigkeit in dem Ge­ häuse 30 beizubehalten, und um den Wasserverlust aus der Tinte zu minimieren.

Das dargestellte Gehäuse 30 und das flexible Reservoir 24, welches dasselbe enthält, weist eine Kapazität auf, um un­ gefähr 30 Kubikzentimeter Tinte zu halten. Das Gehäuse ist ungefähr 67 mm breit, 15 mm dick und 60 mm hoch. Natürlich können abhängig von den besonderen Bedürfnissen eines gege­ benen Druckers auch andere Abmessungen und Formen verwendet werden.

Der dargestellte Tintenvorrat 20 ist für ein Einfügen in ei­ ne Ankopplungsstation 132, wie die, die in den Fig. 8 bis 10 dargestellt ist, ideal geeignet. Die Ankopplungsstation 132, die in Fig. 8 dargestellt ist, ist für eine Verwendung mit einem Farbdrucker vorgesehen. Demgemäß weist dieselbe vier Seite an Seite angeordnete Ankopplungsfächer 38 auf, von de­ nen jedes einen Tintenvorrat 20 mit einer unterschiedlichen Farbe aufnehmen kann. Die Struktur des dargestellten Tinten­ vorrats 20 ermöglicht es, daß der Vorrat eine relativ schma­ le Breite aufweist. Dies ermöglicht es, daß die vier Tinten­ vorräte in einer kompakten Ankopplungsstation Seite an Seite angeordnet sind, ohne daß sich die "Aufstandsfläche" des Druckers übermäßig vergrößert.

Jedes Ankopplungsfach 38 umfaßt gegenüberliegende Wände 134 und 136, welche nach innen gerichtete vertikale Nuten 138 und 140 definieren. Eine Blattfeder 142 mit einem Eingriffs­ zinken 144 ist innerhalb des unteren Abschnittes jeder Nut 138 und 140 positioniert. Der Eingriffszinken 144 jeder Blattfeder 142 erstreckt sich in der Nut zu dem Ankopplungs­ fach 38 hin, und wird von der Blattfeder nach innen unter Vorspannung gesetzt. Eine der Nuten 138 ist mit Keilen 139 versehen, die in derselben gebildet sind, um mit der Keilnut (oder den Keilnuten) 134 auf einer Seite des Tintenvorrat­ aufsatz 32 zusammenzupassen. Die andere Nut 140 ist mit Keilnuten 141 versehen, um mit den Keilen 130 auf der ande­ ren Seite des Aufsatzes 32 zusammenzupassen.

Eine Basisplatte 146 definiert den unteren Teil jedes An­ kopplungsfaches 38. Die Basisplatte 146 umfaßt eine Öffnung 148, welche die Betätigungsvorrichtung 40 aufnimmt und ein Gehäuse 140 für den Fluideinlaß 42 trägt.

Wie es in Fig. 8 und 9 dargestellt ist, erstreckt sich das obere Ende der Betätigungsvorrichtung nach oben durch die Öffnung 148 in der Basisplatte 146 und in das Ankopplungs­ fach 38. Der untere Abschnitt der Betätigungsvorrichtung 40 ist unter der Basisplatte positioniert und mit dem einen Ende eines Hebels 152, welcher auf einem Drehpunkt 154 ge­ tragen ist, drehbar gekoppelt. Das andere Ende des Hebels 154 wird durch eine Druckfeder 156 nach unten unter Vor­ spannung gesetzt. Auf diese Art und Weise drängt die Kraft der Druckfeder 156 die Betätigungsvorrichtung 40 nach oben. Eine Nocke 158, die auf einer drehbaren Welle 160 befestigt ist, ist derart positioniert, daß eine Drehung der Welle 160 zu einer in Eingriff genommenen Position bewirkt, daß die Nocke 158 die Kraft der Druckfeder 156 überwindet und die Betätigungsvorrichtung 40 nach unten bewegt. Wie es de­ taillierter im Nachfolgenden erklärt ist, bewirkt eine Be­ wegung der Betätigungsvorrichtung 40, daß die Pumpe 26 Tinte aus dem Reservoir 24 zieht, und dieselbe durch den Fluidaus­ laß 28 und den Fluideinlaß 42 dem Drucker zuführt.

Wie es in Fig. 9 zu sehen ist, ist der Fluideinlaß 42 in dem Gehäuse 150 positioniert, das auf der Basisplatte 146 getra­ gen wird. Der dargestellte Fluideinlaß 42 umfaßt eine sich nach oben erstreckende Nadel 162 mit einem geschlossenen ab­ gestumpften oberen Ende 164, einer Blindbohrung 166 und ei­ nem lateralen Loch 168. Ein Nachschleppschlauch (nicht ge­ zeigt) ist mit dem unteren Ende der Nadel 162 verbunden, derart, daß die Blindbohrung 166 in Fluidverbindung mit der­ selben steht. Der Nachschleppschlauch führt zu einem Druck­ kopf (nicht gezeigt). Bei den meisten Druckern wird der Druckkopf gewöhnlicherweise einen kleinen Tintenbehälter zum Halten einer kleinen Tintenmenge und einen gewissen Typ ei­ ner Druckregelungseinrichtung umfassen, um einen geeigneten Druck in dem Tintenbehälter beizubehalten. Typischerweise ist es erwünscht, daß der Druck in dem Tintenbehälter ein wenig niedriger als der Umgebungsdruck ist. Dieser "Gegen­ druck" hilft dabei, zu verhindern, daß Tinte aus dem Druck­ kopf tropft. Der Druckregelungseinrichtung an dem Druckkopf kann gewöhnlich ein Rückschlagventil umfassen, welches einen Tintenrückfluß von dem Druckkopf und in den Nachschlepp­ schlauch verhindert.

Eine Gleitmanschette 170 umgibt die Nadel 162, wobei diesel­ be von einer Feder 172 nach oben unter Vorspannung gesetzt wird. Die Gleitmanschette 170 weist einen nachgiebigen Dich­ tungsabschnitt 174 mit einer freiliegenden oberen Oberfläche 176 und einer inneren Oberfläche 178 in direktem Kontakt mit der Nadel 162 auf. Zusätzlich umfaßt die dargestellte Gleit­ manschette einen im wesentlichen starren Abschnitt 180, der sich nach unten erstreckt, um die Feder 172 teilweise aufzu­ nehmen. Ein ringförmiger Anschlag 182 erstreckt sich von der Unterkante des im wesentlichen starren Abschnittes 180 nach außen. Der ringförmige Anschlag 182 ist unterhalb der Basis­ platte 146 positioniert, derart, daß derselbe an der Basis­ platte 146 anliegt, um die Aufwärtsbewegung der Gleitman­ schette 170 zu begrenzen, und um eine obere Position der Gleitmanschette 170 auf der Nadel 162 zu definieren. In der oberen Position ist das laterale Loch 168 von dem Dichtungs­ abschnitt 174 der Manschette 170 umgeben, um das laterale Loch 168 abzudichten, wobei das stumpfe Ende 164 der Nadel 162 mit der oberen Oberfläche 176 der Manschette 170 im all­ gemeinen eben ist.

Bei der dargestellten Konfiguration ist die Nadel 162 eine Nadel aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von etwa 1,04 mm, einem Außendurchmesser von etwa 1,2 mm und einer Länge von etwa 30 mm. Das laterale Loch 168 ist im allgemeinen rechteckig, mit Abmessungen von etwa 0,55 mm × 0,70 mm, wobei dasselbe etwa 1,2 mm von dem oberen Ende der Nadel 162 positioniert ist. Der Dichtungsabschnitt 174 der Gleitmanschette 170 ist aus einem Ethylen-Propylen-Dimer-Mo­ nomer hergestellt, wobei der im allgemeinen starre Abschnitt 176 aus Polypropylen oder einem beliebigen anderen geeignet starren Material hergestellt ist. Der Dichtungsabschnitt 174 ist mit einer Öffnung geformt, um die Nadel 162 genau sit­ zend aufzunehmen, und um eine robuste Dichtung zwischen der Innenoberfläche 178 und der Nadel 162 zu bilden. Es können auch alternative Abmessungen, Materialien oder Konfiguratio­ nen verwendet werden.

Um einen Tintenvorrat 20 in das Ankopplungsfach 38 einzubau­ en, kann ein Anwender einfach das untere Ende des Tintenvor­ rats 20 zwischen den gegenüberliegenden Wänden 130 und 134 mit der einen Kante in der einen vertikalen Nut 138 und mit der anderen Kante in der anderen vertikalen Nut 140 plazie­ ren, wie es in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist. Der Tintenvor­ rat 20 wird dann nach unten in die eingebaute Position ge­ drückt, die in Fig. 10 gezeigt ist, in welcher die Untersei­ te des Aufsatzes 32 an die Basisplatte 146 anliegt. Sowie der Tintenvorrat 20 nach unten gedrückt wird, nehmen sich der Fluidauslaß 28 und der Fluideinlaß 42 automatisch in Eingriff, wobei sich dieselben öffnen, um einen Weg für ei­ nen Fluidfluß aus dem Tintenvorrat 20 zu dem Drucker zu bil­ den, wie es im Nachfolgenden detaillierter erklärt wird. Zu­ sätzlich tritt die Betätigungsvorrichtung 40 in die Öffnung 34 in dem Aufsatz 32 ein, um die Pumpe 26 unter Druck zu setzen, wie es detaillierter im Nachfolgenden erklärt ist.

Sobald sich dieselben in der richtigen Position befinden, nehmen die Eingriffszinken 144 auf jeder Seite der Ankopp­ lungsstation die Feststellvorrichtungen 118 in Eingriff, die in dem Gehäuse 30 gebildet sind, um den Tintenvorrat fest am richtigen Platz zu halten. Die Blattfedern 142, welche es ermöglichen, daß sich die Eingriffszinken 144 während des Einfügens des Tintenvorrats 20 nach außen bewegen, setzen die Eingriffszinken 144 nach innen unter Vorspannung, um den Tintenvorrat 20 sicher in der eingebauten Position zu hal­ ten. Während des gesamten Einbauverfahrens und in der ein­ gebauten Position werden die Kanten des Tintenvorrats 20 in den vertikalen Nuten 138 und 140 festgehalten, welche eine laterale Unterstützung und Stabilität für den Tintenvorrat 20 liefern. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es wün­ schenswert sein, in einer oder in beiden der Nuten 138 und 140 Rillen zu bilden, welche die vertikale Rippe 116 auf­ nehmen, die in dem Gehäuse 30 gebildet ist, um eine zusätz­ liche Stabilität für den Tintenvorrat 20 zu schaffen.

Um den Tintenvorrat 20 auszubauen, greift ein Anwender unter Verwendung der profilierten Greifoberflächen 114 einfach den Tintenvorrat 20 und zieht denselben nach oben, um die Kraft der Blattfedern 142 zu überwinden. Beim Entfernen trennen sich der Fluidauslaß 28 und der Fluideinlaß 42 automatisch, und dieselben dichten sich erneut ab, wobei, wenn überhaupt, wenig verbleibende Tinte übrig gelassen wird, und die Pumpe 26 drucklos ist, um die Möglichkeit eines Auftretens eines Lecks in dem Tintenvorrat 20 zu reduzieren.

Ein Betrieb der Fluidverbindung, welche den Fluidauslaß 28 und den Fluideinlaß 42 aufweist, ist während des Einfügens des Tintenvorrats 20 in den Fig. 9 und 10 dargestellt. Fig. 9 zeigt den Fluidauslaß 28 bei seinem anfänglichen Kontakt mit dem Fluideinlaß 42. Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, ist das Gehäuse 150 durch die Öffnung 36 teilweise in den Aufsatz 32 eingetreten, wobei das untere Ende des Fluidaus­ lasses 20 in den oberen Teil des Gehäuses 150 eingetreten ist. An diesem Punkt kontaktiert die Falzabdeckung 106 die Dichtungsmanschette 170, um eine Dichtung zwischen dem Fluidauslaß 28 und dem Fluideinlaß 42 zu bilden, während sich beide noch in ihren abgedichteten Positionen befinden. Diese Dichtung dient für den Fall, daß Tinte während des An­ kopplungs- oder Entkopplungs-Prozesses durch das Septum 104 oder aus der Nadel 162 auslaufen sollte, als Sicherheitsbar­ riere.

Bei der dargestellten Konfiguration sind sowohl der untere Teil des Fluideinlasses 42 als auch der obere Teil des Fluideinlasses 28 im allgemeinen planar. Folglich wird sehr wenig Luft in der Dichtung zwischen dem Fluidauslaß 28 des Tintenvorrats 20 und dem Fluideinlaß 42 des Druckers einge­ fangen. Dies erleichtert einen korrekten Betrieb des Druckers, indem die Möglichkeit reduziert wird, daß Luft in den Fluidauslaß 28 oder den Fluideinlaß 42 eintritt und die Tintenstrahlen in dem Druckkopf erreicht.

Während der Tintenvorrat 20 weiter in das Ankopplungsfach 38 eingefügt wird, drückt der untere Teil des Fluidauslasses 28 die Gleitmanschette 170 nach unten, wie es in Fig. 10 darge­ stellt ist. Gleichzeitig tritt die Nadel 162 in den Schlitz 110 ein und läuft durch das Septum 104, um die Dichtungsku­ gel 102 nach oben zu drücken. Folglich kann in der vollstän­ dig eingefügten Position Tinte aus dem Vorsprung 99, um die Dichtungskugel 102, in das laterale Loch 168, die Bohrung 166 nach unten und durch den Nachschleppschlauch 169 zu dem Druckkopf fließen.

Beim Entfernen des Tintenvorrats wird die Nadel 162 zurück­ gezogen, wobei die Feder 100 die Dichtungskugel 102 stark gegen das Septum 104 drückt, um eine robuste Dichtung einzu­ richten. Zusätzlich schließt sich der Schlitz 110, um eine zweite Dichtung einzurichten, wobei beide dazu dienen, zu verhindern, daß Tinte durch den Fluidauslaß 28 ausläuft. Zur selben Zeit drückt die Feder 172 die Gleitmanschette 170 zu ihrer oberen Position zurück, in welcher das laterale Loch 168 von dem Dichtungsabschnitt der Manschette 170 umgeben ist, um das Entweichen von Tinte aus dem Fluideinlaß 42 zu verhindern. Schließlich wird die Dichtung zwischen der Falz­ abdeckung 106 und der oberen Oberfläche 176 der Gleitman­ schette 170 gebrochen. Mit dieser Fluidverbindung wird, wenn überhaupt, wenig Tinte freigesetzt, wenn der Fluidauslaß 28 von dem Fluideinlaß 42 getrennt ist. Dies hilft dabei, so­ wohl den Anwender als auch den Drucker sauber zu halten.

Obwohl der dargestellte Fluidauslaß 28 und der Fluideinlaß 42 eine sichere Dichtung mit wenig eingefangener Luft beim Abdichten und wenig Überschußtinte beim Öffnen liefert, kön­ nen auch andere Fluidverbindungen verwendet werden, um den Tintenvorrat mit dem Drucker zu verbinden.

Wenn der Tintenvorrat 20 in das Ankopplungsfach 38 eingefügt wird, tritt die Betätigungsvorrichtung 40 durch die Öffnung 34 in dem Aufsatz 32 und in eine Position ein, um die Pumpe 26 zu betreiben. Die Fig. 11A-D stellen verschiedene Stufen des Pumpenbetriebs dar. Fig. 11a stellt die vollständig ge­ füllte Position der Pumpe 26 dar. Die flexible Membran 66 befindet sich in ihrer untersten Position, wobei sich das Volumen der Kammer 56 auf seinem Maximum befindet. Die Betä­ tigungsvorrichtung 40 wird von der Druckfeder 156 gegen die Membran 66 gedrückt, um die Kammer 56 zu einem reduzierten Volumen zu drängen und um in der Pumpenkammer 56 einen Druck zu erzeugen. Wenn die Pumpenkammer 56 unter Druck steht, schließt sich das Ventil 64, um den Tintenfluß von der Kam­ mer 56 zurück in das Reservoir 24 zu verhindern, was be­ wirkt, daß die Tinte aus der Kammer 56 durch den Pumpenaus­ laß 62 und den Kanal 84 zu dem Fluidauslaß 28 läuft. Bei der dargestellten Konfiguration ist die Druckfeder 156 gewählt, um innerhalb der Kammer 56 einen Druck von etwa 10,343 kPa (1,5 pounds per square inch) zu erzeugen. Natürlich kann der gewünschte Druck abhängig von den Anforderungen eines be­ stimmten Druckers und durch die Pumpenhubhöhe variieren. Beispielsweise wird bei dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel der Druck während des Pumpenhubes innerhalb der Kammer von etwa 22,42 kPa bis 11,21 kPa (90 - 45 Zoll Wassersäule) variieren.

Während die Tinte aus der Pumpenkammer 56 entleert wird, drückt die Druckfeder 156 weiter die Betätigungsvorrichtung 40 nach oben gegen die Membran 66, um einen Druck innerhalb der Pumpenkammer 56 beizubehalten. Dies bewirkt, daß sich die Membran 66 nach oben zu einer Zwischenposition bewegt, wodurch sich das Volumen der Kammer 56 verringert, wie es in Fig. 11B dargestellt ist.

Sowie noch mehr Tinte aus der Pumpenkammer 56 entleert wird, wird die Membran 66 an ihre oberste Position, die in Fig. 11C dargestellt ist, gedrückt. In der obersten Position be­ findet sich das Volumen der Kammer 56 auf seinem minimalen Betriebsvolumen.

Wie es in Fig. 11D dargestellt ist, wird die Nocke 158 wäh­ rend des Auffrischzyklusses in Kontakt mit dem Hebel 152 ge­ dreht, um die Druckfeder 156 zusammenzudrücken, und um die Betätigungsvorrichtung 40 zu ihrer untersten Position zu be­ wegen. In dieser Position steht die Betätigungsvorrichtung 40 nicht in Kontakt mit der Membran 66.

Wenn die Betätigungsvorrichtung 40 nicht länger gegen die Membran 66 drückt, setzt die Pumpenfeder 70 die Druckplatte 68 und die Membran 66 nach außen unter Vorspannung, wodurch sich das Volumen ausdehnt und sich der Druck in der Kammer 56 verringert. Mit dem verringerten Druck in der Kammer 56 ist das Ventil 64 offen, wobei Tinte aus dem Reservoir 24 in die Kammer 56 gezogen wird, um die Pumpe 26 aufzufrischen, wie es in Fig. 11D dargestellt ist. Das Rückschlagventil an dem Druckkopf, der Fließwiderstand in dem Nachschlepp­ schlauch oder beide werden die Tinte beim Zurückkehren zu der Kammer 56 durch den Kanal 84 begrenzen. Alternativ kann an der Auslaßöffnung oder an irgendeiner anderen Position ein Rückschlagventil vorgesehen werden, um das Zurückkehren der Tinte durch die Auslaßöffnung und in die Kammer 56 zu verhindern.

Nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, wird der Auffrischzyklus beendet, indem die Nocke 158 zurück in ihre außer Eingriff gebrachte Position gedreht wird, wobei der Tintenvorrat 20 typischerweise zu der Konfiguration zu­ rückkehrt, die in Fig. 11A dargestellt ist.

Die Konfiguration des Tintenvorrats 20 ist besonders vor­ teilhaft, da lediglich die relativ kleine Tintenmenge in der Kammer 56 unter Druck gesetzt ist, wenn die Betätigungsvor­ richtung mit der Membran 66 in Eingriff genommen wird. Der Großteil der Tinte wird innerhalb des Reservoirs 24 auf un­ gefähr Umgebungsdruck gehalten. Folglich ist es weniger wahrscheinlich, daß Tinte ausläuft, und für den Fall eines Lecks kann die Tinte einfacher aufgenommen werden.

Die dargestellte Membranpumpe hat sich für eine Verwendung in dem Tintenvorrat 20 als sehr zuverlässig und gut geeignet erwiesen. Andere Pumpentypen können jedoch auch verwendet werden. Beispielsweise können eine Kolbenpumpe, eine Falten­ balgpumpe oder andere Pumpentypen für eine Verwendung mit der vorliegenden Erfindung angepaßt werden.

Der Tintenvorrat 20, der ein Reservoir 24 zur Aufnahme von Tinte, ein Ventil 64, eine Kammer 56 und einen Fluidauslaß 28 aufweist, wie es gerade beschrieben wurde, wird nach­ gefüllt, sobald derselbe geleert ist.

Der Tintenvorrat 20 wird zum Nachfüllen aus dem Ankopplungs­ fach 38 entfernt. Wenn der Tintenvorrat 20 entfernt ist, ist die Membran 66 nicht länger mit der Betätigungsvorrichtung 40 in Kontakt, welche es ermöglicht, daß sich die Kammer 56 auf ihr maximales Volumen ausdehnt, und welche den Kammer­ druck, der von der Betätigungsvorrichtung 40 angelegt wird, entfernt. Wenn ein derartiger Druck entfernt ist, sind die nicht befestigten Seiten des Ventils 64 frei, um sich nach unten zu biegen, wodurch sich das Ventil 64 ein wenig öffnet (siehe Fig. 13). Das Biegen in dem Ventil 64, das in Abwe­ senheit eines Druckes (der sich von dem statischen Tinten­ druck unterscheidet) in der Kammer 56 auftritt, ist der schwachen Verformung des Ventils 64 zuzuschreiben, die sich ergibt, wenn Tinte normal durch das Ventil 64 in die Kammer 56 gepumpt wird, wodurch das Ventil 64 in eine offene, gebo­ gene Konfiguration gezwungen wird. Kurz gesagt, setzt das Ventil 64, das sich unter statischen Bedingungen befindet (d. h. die Betätigungsvorrichtung in der außer Eingriff ge­ brachten Position), eine ein wenig geöffnete Position vor­ aus. Wenn das Ventil 64 derart positioniert ist, kann ein allmählicher Fluß mit niedrigem Druck einer Nachfülltinte durch das Ventil 64 in das Reservoir 24 geleitet werden, wie es in Fig. 13 gezeigt und im Nachfolgenden ausführlicher er­ klärt wird.

Der Tintenvorrat 20, der nachgefüllt werden soll, kann in einer Stabilisierungsbasis 202, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, plaziert oder von Hand festgehalten werden. Der Pumpe ist es gestattet, eine vollständig gefüllte Position einzu­ nehmen, derart, daß die Kammer 56 im wesentlichen drucklos ist. Wie es in Fig. 12 dargestellt ist, ist eine Nachfüll­ nadel 200 in den Schlitz in dem Septum 104 des Fluidauslas­ ses 28 eingefügt. Die Nachfüllnadel 200 ist wie die im Vor­ hergehenden beschriebene Nadel 162 des Fluideinlasses 42 konfiguriert. Es könnten auch andere Konfigurationen für ei­ ne Nachfüllnadel verwendet werden. Die Nadel 200 ragt aus einer Nachfülltintenquelle heraus, die Tinte liefert, die die geeigneten physikalischen und chemischen Charakteristika der ursprünglich zugeführten Tinte aufweist.

Ein Einfügen der Nachfüllnadel 200 drückt die Dichtungskugel 102 und die Feder 100 nieder, wodurch sich ein Weg für einen Tintenfluß durch den Fluidauslaß 28, durch den Kanal 84 und in die Kammer 56 öffnet. Wie es im Vorhergehenden festge­ stellt wurde, ist das Ventil 64 ein wenig offen, wodurch folglich ein vollständiger Weg für einen Nachfülltintenfluß von dem Fluidauslaß 28, durch den Kanal 84, in die Kammer 56, durch den Einlaß 60 und in das Reservoir 24 verfügbar ist, wie es durch die Pfeile in Fig. 12 gezeigt ist.

Die Rate, mit welcher die Nachfülltinte zugeführt wird, ist ausgewählt, um genügend langsam zu sein, derart, daß das Ventil 64 während des gesamten Nachfüllverfahrens offen bleibt. In dieser Hinsicht kann der Nachfüllfluß aus einem Tintennachfüllbehälter (nicht gezeigt) durch die Schwerkraft verursacht werden, wobei der Nachfüllbehälter um einen Be­ trag angehoben ist, der geeignet ist, um ein Druckgefälle zu erzeugen, um das Reservoir 24 nachzufüllen, ohne daß das Ventil 64 gezwungenermaßen geschlossen ist.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ferner zum Nachfüllen eines Tintenvorrats nützlich, der ein Ventil auf­ weist, das an das Chassis 22 an einer Position Hitze-gefügt ist, die sich von den Mittelpunkten seiner kurzen Zeiten un­ terscheidet. Insbesondere könnte die vorliegende Erfindung bei einem Ventil 64b verwendet werden, das an lediglich ei­ ner Seite an das Chassis 22 Hitze-gefügt ist, wie es in Fig. 14 gezeigt ist. In diesem Fall würde das Ventil 64b wahr­ scheinlich in einem ein wenig verformten, offenen Zustand verbleiben, der eine entsprechend größere Lücke erzeugt, um einen Nachfülltintenfluß in das Reservoir 24 zu ermöglichen.

Zusätzlich könnte das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Nachfüllen eines Tintenvorrats mit einer einheitlichen Feder/Druckplatte 92 verwendet werden, wie es in Fig. 7 ge­ zeigt ist und im Vorhergehenden beschrieben wurde.

Claims (5)

1. Verfahren zum Nachfüllen eines Tintenvorrats (20), wo­ bei der Tintenvorrat ein Reservoir (24) zur Aufnahme von Tinte, ein Ventil (64), das geöffnet und geschlos­ sen werden kann, an dem Reservoir (24) und eine unter Druck setzbare Kammer (56) aufweist, in welche sich das Ventil (64) öffnet, und wobei die Kammer (56) unter Druck setzbar ist, um das Ventil (64) zu schließen, um zu vermeiden, daß Tinte aus dem Reservoir (24) läuft, wobei sich das Ventil (64) öffnet, wenn die Kammer (56) nicht unter Druck gesetzt ist, und wobei ein Auslaß (28) aus der Kammer (56) existiert, wobei das Verfahren den Schritt des Leitens von Tinte von dem Auslaß (28) zu dem Reservoir (24) umfaßt, während das Ventil ge­ öffnet ist, wobei die Tinte von dem Auslaß (28) mit einer Rate zu dem Reservoir (24) geleitet wird, die ausreichend ist, um den Kammerdruck ausreichend niedrig zu halten, um zu vermeiden, daß das Ventil (64) durch den Schritt des Leitens geschlossen wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Auslaß (28) geöffnet und geschlossen werden kann, wobei das Verfahren ferner die Schritte des Öff­ nens des Auslasses (28) und des Einbringens von Tinte durch denselben aufweist.

3. Nachfüllbarer Tintenvorrat mit folgenden Merkmalen:
einem Reservoir (24) zur Aufnahme von Tinte;
einer unter Druck setzbaren Kammer (56), die mit dem Reservoir (24) verbunden ist; und
einem Ventil (64) zwischen dem Reservoir (24) und der Kammer (56);
wobei sich das Ventil (64) schließt, wenn die Kammer (56) unter Druck gesetzt ist, und sich öffnet, wenn die Kammer (56) nicht unter Druck gesetzt ist, wodurch der Fluß von Nachfülltinte von der Kammer (56) durch das Ventil (64) in das Reservoir (24) ermöglicht wird, wo­ bei das Reservoir (24), die Kammer (56), und das Ventil (64) derart angeordnet sind, daß das Ventil (64) durch den Fluß von Nachfülltinte durch dasselbe mit einer Rate, die zum Nachfüllen ausreichend ist, nicht ge­ schlossen wird.

4. Nachfüllbarer Tintenvorrat gemäß Anspruch 3, bei dem das Ventil (64) aus einem verformbaren Material herge­ stellt ist.

5. Nachfüllvorrichtung (202) zum Nachfüllen eines Tinten­ behälters von dem Typ, der ein Reservoir (24) zur Auf­ nahme von Tinte, eine unter Druck setzbare Kammer (56), die in Fluidverbindung mit einem Tintenbehälterauslaß (28) ist, und ein Ventil (64) aufweist, das eine ge­ schlossene Position aufweist, in der ein Fluidfluß zwi­ schen der unter Druck setzbaren Kammer (56) und dem Re­ servoir (24) vermieden wird, und eine offene Position aufweist, die einen Fluidfluß zwischen der unter Druck setzbaren Kammer (56) und dem Reservoir (24) ermög­ licht, wobei das Ventil (64) in einer geschlossenen Po­ sition ist, wenn ein Fluiddruck innerhalb der unter Druck setzbaren Kammer (56) größer ist als ein Schwel­ lendruck, und wobei die unter Druck setzbare Kammer (56) im wesentlichen drucklos ist, um zu vermeiden, daß das Ventil (64) sich schließt, wodurch ein Fluidfluß in das Reservoir (24) ermöglicht wird, wobei die Nachfüll­ vorrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine hohle Nadel (200) mit einem ersten Ende zum Ein­ führen in den Tintenbehälterauslaß (28) und einem zwei­ ten Ende, das konfiguriert ist, um mit einer Tintenver­ sorgung verbunden zu werden;
wobei die Rate, mit der die Nachfüllvorrichtung (202) Tinte zuführt, derart gewählt ist, daß das Ventil (64) während des Nachfüllens offen ist.