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Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenpatronen zum Einsetzen in einen Drucker mit einem Patronengehäuse, in dem ein Speicherraum zur Speicherung von Tinte und an dem eine Abgabeöffnung zur Abgabe von Tinte aus dem Speicherraum vorgesehen sind, sowie einer Lichtsignalvorrichtung zur Kommunikation mit dem Drucker durch ein Lichtsignal.
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Bei Tintenpatronen für Drucker wurde bereits vorgeschlagen, für den Betrieb des Druckers relevante Betriebsparameter der Tintenpatrone zu erfassen und mittels Lichtsignalen an den Drucker zu melden, um den Druckerbetrieb zu steuern bzw. verschiedene druckerseitige Betriebsparameter anzupassen. Beispielsweise ist es sinnvoll, die in den Drucker eingesetzte Position und Ausrichtung der Tintenpatrone zu erfassen, um den Drucker nur dann in Gang zu setzen, wenn die Tintenpatrone exakt eingesetzt ist, oder eine Fehlermeldung am Drucker auszugeben, wenn die Tintenpatrone nicht mehr exakt eingesetzt ist. Eine weitere für den Druckerbetrieb wichtige Information ist der Füllstand der Tintenpatrone mit Tinte sowie die Beschaffenheit der in der Tintenpatrone befindlichen Tinte wie beispielsweise deren Farbe oder deren Transparenzgrad. Die Beschaffenheit der Tinte ist hierbei nicht fest vorgegeben bzw. nicht schon durch die Tintenpatrone bzw. deren Patronengehäuse vorgegeben, da in jüngerer Zeit Tintenpatronen nachgefüllt werden können.
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Aus verschiedenen Gründen ist es hierbei vorteilhaft, diese oder andere Betriebsparameter des Tintentanks durch Abtastung der Tintenpatrone mit einer Lichtschranke oder einem Lichtstrahl, dessen Ablenkung oder -schwächung erfasst wird, zu bestimmen und entsprechende Informationen an den Drucker in Form von Lichtsignalen zu übermitteln. Beispielsweise können hierbei Formtoleranzen infolge von Fertigungs- oder Verschleißerscheinungen besser gehandhabt werden. Ferner sind Lichtsignale hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit unproblematisch. Bei der Bestimmung der Tintenqualität und des Füllstandes kann auf eine aufwändige Sensorik und mechanische Elemente wie Schwimmer verzichtet werden. Zudem tritt an der Lichtsignalvorrichtung selbst kein Verschleiß auf. Üblicherweise wird hierbei vom Drucker her ein Lichtvorhang erzeugt bzw. die Tintenpatrone vom Drucker her mit Licht bestrahlt, wobei an der Tintenpatrone gezielt Ablenkungsflächen oder Blockierabschnitte vorgesehen sind, um den vom Drucker her kommenden Lichtstrahl abzulenken, durch Sichtfenster im Speichertank hindurch zu lenken oder auch zu blockieren, um den gewünschten Betriebsparameter zu bestimmen. Beispielsweise kann ein transparentes Sichtfenster im Speichertank bestrahlt werden, so dass bei hohem Füllstand hinter dem Sichtfenster befindliche Tinte den Lichtdurchgang verhindert und bei niedrigem Tintenstand der Lichtstrahl durch das Fenster hindurchtreten kann. Alternativ oder zusätzlich kann ein vorzugsweise in der Nähe der Ausgangsöffnung des Patronengehäuses befindlicher Referenzabschnitt eine Lichtschranke am Drucker unterbrechen, um das vollständige Einsetzen der Patrone erfassen zu können.
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Eine solche Abtastung der in einen Drucker eingesetzten Tintenpatrone zeigt beispielsweise die Schrift
EP 20 45 079 61 , gemäß der der Drucker mit zwei Lichtschranken versehen ist. Eine erste Lichtschranke bestrahlt den Tintentank im Bereich einer vom Tintentank vorspringenden Referenznase, die in den Bereich der Lichtschranke eintritt, wenn der Tintentank seine in den Drucker eingesetzte Position erreicht. Die genannte Referenznase unterbricht dann die Lichtschranke, so dass der Drucker aufgrund des unterbrochenen bzw. abfallenden Lichtsignals das Erreichen des Einsetzzustands erkennen kann. Eine zweite Lichtschranke bestrahlt den Tintentank im Bereich eines Füllstandsfensters, welches je nach Füllstand von einem im Inneren des Tintentanks befindlichen Schwimmer verdeckt oder freigegeben wird, so dass je nach Füllstand ein entsprechendes Lichtsignal vorhanden ist oder abfällt.
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Bei derartigen Tintenpatronen ergeben sich jedoch diverse Schwierigkeiten hinsichtlich der Lichtsignalvorrichtung. Um verschiedene Betriebsparameter wie beispielsweise Einsetzlage und Tintenfüllstand gleichzeitig erfassen zu können, sind mehrere Lichtschranken im Bereich des Einsetzfaches des Druckers unterzubringen, was dort jedoch aufgrund der sehr beengten Platzverhältnisse nicht einfach möglich ist. Auch wenn nur die korrekte Einsetzposition exakt bestimmt werden soll und hierzu verschiedene Lagepunkte abgefragt werden, ergibt sich ein entsprechendes Problem. Um mit einer nur begrenzten Anzahl an Lichtschranken dennoch verschiedene Parameter abfragen bzw. bestimmen zu können, wurde auch bereits angedacht, einen Lichtschrankenstrahl auf verschiedene Patronenabschnitte zu lenken und hierfür am Patronengehäuse Umlenkflächen vorzusehen. Dies erfordert jedoch hohe Fertigungspräzision und geringe Formtoleranzen, die kaum wirtschaftlich zu fertigen sind und bei Patronenverformungen beispielsweise durch thermische Spannungen verloren gehen können, wodurch Erfassungsprobleme und hierdurch Betriebsprobleme und Störungen im Druckbetrieb auftreten können. Zum anderen ergeben sich hinsichtlich der Patronengestaltung starke Einschränkungen beispielsweise betreffend die Anordnung des Füllstandsfensters, da der vom Drucker her kommende Lichtstrahl an der Patrone nicht beliebig oft umlenkbar ist und insofern das Füllstandsfenster eine vorbestimmte Lage an der Patrone einnehmen muss.
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Ferner ergeben sich Einschränkungen hinsichtlich der Handhabung. Um den Lichtschrankendurchgang verlässlich erfassen zu können, muss das Einsetzen der Tintenpatrone in den Drucker ausreichend langsam erfolgen, bzw. ergeben sich umgekehrt bei zu raschem Einsetzen oft Funktionsstörungen. Dies gilt insbesondere dann, wenn zur Überwachung des Einsetzvorgangs ein pulsförmiges Lichtsignal erzeugt werden soll und hierzu ein beispielsweise balkenförmiger Spiegel- oder Blockierabschnitt vollständig durch die Lichtschranke hindurch und wieder herausgeführt wird, oder ein sich beim Einsetzvorgang in anderer Weise wandelndes Signal erzeugt wird.
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Eine weitere Problematik ist die zwingend erforderliche Abstimmung der Tintenpatrone auf den Druckertyp und die Abhängigkeit der Systemkomponenten voneinander. Wird am Drucker eine Änderung vorgenommen, muss zwangsweise das Patronengehäuse entsprechend angepasst und ein entsprechend neues Spritzgusswerkzeug gefertigt werden. Wird umgekehrt die Tintenpatrone verändert, muss zwangsweise das Lichtschrankensystem und der Aufnahmekäfig für die Tintenpatrone angepasst werden.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Tintenpatrone der eingangs genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Vorzugsweise soll eine einfach an verschiedene Druckertypen anpassbare Tintenpatrone geschaffen werden, deren Lichtsignalvorrichtung keine Funktionsstörungen bei zu raschem Einsetzen der Tintenpatrone in den Drucker zeigt und für die Formgebung des Patronengehäuses eine große Gestaltungsfreiheit erlaubt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Tintenpatrone gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Es wird also vorgeschlagen, die Lichtsignalvorrichtung an der Tintenpatrone autark auszubilden, so dass die abgebbaren Lichtsignale nicht mehr zwingend von der Bestrahlung der Tintenpatrone vom Drucker her abhängen und Lichtsignale, die die Tintenpatrone an den Drucker sendet, selbständig von der Tintenpatrone erzeugt werden können. Die von der Tintenpatrone erzeugten Lichtsignale, die zur Informationsübermittlung an den Drucker gesandt werden, können in gewünschter Weise gegenüber vom Drucker hervorgegebenen Lichtsignalen variiert werden, wobei gleichwohl vom Drucker her kommende Lichtsignale bei der Steuerung der an der Patrone generierten Signale berücksichtigt werden können. Zum anderen können nur an der Tintenpatrone selbst benötigte Lichtsignale, beispielsweise zur Bestimmung des Patronenfüllstands, gänzlich unabhängig vom Drucker generiert und verarbeitet werden, so dass das entsprechende Lichtsignal besser an die jeweilige Aufgabe angepasst werden kann und hinsichtlich der Gestaltungsfreiheit bei der Formgebung des Patronengehäuses weniger Einschränkungen bestehen. Erfindungsgemäß besitzt die Lichtsignalvorrichtung der Tintenpatrone zumindest eine elektrische Lichtquelle zur Abgabe eines Lichtsignals an den Drucker, einen elektrischen Energiespeicher zur Versorgung der Lichtquelle mit elektrischer Energie sowie eine elektronische Steuerungsvorrichtung zur Ansteuerung der Lichtquelle in Abhängigkeit zumindest eines Betriebsparameters der Tintenpatrone. Durch den eigenen, an der Tintenpatrone vorgesehenen Energiespeicher können Lichtsignale selbständig an der Patrone erzeugt werden und nicht nur von einem vom Drucker her kommenden Lichtstrahl abgeleitet werden.
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Die Signalfolge wird dabei von der elektrischen Steuerungsvorrichtung bestimmt, so dass dann, wenn vom Drucker her kommende Lichtsignale für das Auslösen entsprechender Funktionen berücksichtigt werden sollen, prinzipiell verschiedene, beliebig vorgebbare Abweichungen gegenüber dem vom Drucker her kommenden Lichtsignal in dem von der Tintenpatrone zurückgegebenen Lichtsignal erzeugt werden können, sei es ein bestimmter Zeitversatz, eine bestimmte Signalform wie Pulsweite, oder eine bestimmte Signaltaktung. Zum anderen kann von der Tintenpatrone an den Drucker ein Lichtsignal auch dann gesendet werden, wenn ein entsprechendes Lichtsignal des Druckers ausbleibt, was beispielsweise bei der Meldung eines niedrigen Tintenfüllstandes Vorteile haben kann.
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In Weiterbildung der Erfindung kann die elektronische Steuerungsvorrichtung zumindest einen programmierbaren, insbesondere umprogrammierbaren Baustein besitzen, so dass die Ansteuerung der zumindest einen Lichtquelle der Lichtsignalvorrichtung variabel vorgebbar ist und in einfacher Weise an verschiedene Drucker oder Veränderungen an einem Drucker angepasst werden kann. Dies erspart es, für jeden Druckertyp und dessen Signalvorrichtung eine separate Tintenpatrone zu bauen und entsprechende Spritzgusswerkzeuge zu verwenden. Zudem können auch sich nachträglich am Drucker ergebende Veränderungen, beispielsweise durch ein dort eingespieltes Software-Update, kompensiert werden bzw. berücksichtigt werden.
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Alternativ oder zusätzlich ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Lichtsignalvorrichtung einschließlich der zumindest einen Lichtquelle, des elektrischen Energiespeichers und der elektronischen Steuerungsvorrichtung zu einer vom Patronengehäuse separaten Baugruppe zusammengefasst ist, die vorzugsweise in vormontierter Form an dem Patronengehäuse vorzugsweise lösbar befestigt ist. Hierdurch kann eine an sich von den Komponenten her identische Baugruppe an unterschiedlichen Patronentypen für verschiedene Druckertypen Verwendung finden, wobei vorteilhafterweise die elektronische Steuerungsvorrichtung durch Einspielen einer geeigneten Funktionssoftware oder durch andere Anpassung der Steuerungsfunktion an den jeweiligen Druckertyp bzw. die jeweilige Tintenpatrone angepasst werden kann, so dass die Lichtsignalvorrichtung die für den jeweiligen Drucker bzw. die jeweilige Tintenpatrone passenden Lichtsignale abgibt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die genannte vormontierte Baugruppe, die die Lichtsignalvorrichtung bildet, eine Leiterplatte umfassen, auf der die Steuerungsvorrichtung realisiert ist, wobei vorteilhafterweise die zumindest eine Lichtquelle und/oder der elektrische Energiespeicher und/oder die zur Steuerung bzw. Betriebsparametererfassung vorgesehenen Sensoren unmittelbar auf der Leiterplatte montiert sind. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist hierbei der genannte Energiespeicher lösbar montiert und/oder auswechselbar ausgebildet.
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Um die genannte Baugruppe präzise an der gewünschten Stelle am Patronengehäuse befestigen zu können, sind in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung an dem Patronengehäuse und der Baugruppe, insbesondere der genannten Leiterplatte, zueinander kompatible Positioniermittel vorgesehen, die bei der Montage der Lichtsignal-Baugruppe an dem Patronengehäuse die Relativposition dieser beiden Bausteine zueinander exakt vorgibt. In Weiterbildung der Erfindung können beispielsweise Positionierstifte und/oder Positionierausnehmungen vorgesehen sein.
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Der genannte Energiespeicher ist vorteilhafterweise als Batterie oder als wiederaufladbarer Akku ausgebildet, beispielsweise in Form einer Knopfzelle.
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Die zumindest eine Lichtquelle der Lichtsignalvorrichtung ist vorteilhafterweise als punktförmige Lichtquelle ausgebildet. Insbesondere kann in Weiterbildung der Erfindung eine LED als Lichtquelle vorgesehen sein.
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Je nach gewünschter Funktion und Betriebsparametererfassung kann die Lichtsignalvorrichtung der Tintenpatrone unterschiedliche Ausbildungen haben. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besitzt die Steuerungsvorrichtung Erfassungsmittel zur Erfassung der Position und/oder Ausrichtung des Patronengehäuses relativ zum Drucker und Steuermittel zur Steuerung des von der Lichtquelle an den Drucker abgegebenen Lichtsignals in Abhängigkeit der erfassten Position und/oder der erfassten Ausrichtung. Die Tintenpatrone selbst erfasst also ihre Stellung relativ zum Drucker, insbesondere das korrekte Eingesetzt-Sein in den Patronenschacht des Druckers und berücksichtigt dies bei der Generierung der an den Drucker gesandten Lichtsignale. Hierzu können die genannten Erfassungsmittel zur Positionserfassung bzw. Erfassung der Ausrichtung grundsätzlich unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise einen Näherungsschalter erfassen, der die Annäherung an eine vorbestimmte Kontur des Patronenschachts des Druckers meldet. Alternativ oder zusätzlich kann die Position der Tintenpatrone relativ zum Drucker auch durch einen Lichtsensor erfasst werden, der einen begrenzten Blickwinkel besitzt und in eine vorbestimmte Richtung blickt, so dass ein vom Drucker abgegebener Lichtstrahl von dem Lichtsensor nur dann erfasst wird, wenn die Tintenpatrone eine vorbestimmte Position und Ausrichtung im Patronenschacht einnimmt. Insbesondere kann ein solcher Lichtsensor einen zylindrischen oder leicht kegeligen Erfassungsbereich bzw. Blickraum besitzen, dessen Hauptachse in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung quer zur Einsetzrichtung der Tintenpatrone ausgerichtet ist. Insbesondere dann, wenn das Patronengehäuse – grob gesprochen – einen näherungsweise flachen Quader mit zwei großen Flachseiten und vier umlaufend angeordneten Schmalseiten besitzt und parallel zu den beiden Flachseiten in den Patronenschacht des Druckers einsetzbar ist, kann der genannte Lichtsensor mit der Hauptachse seiner Blickrichtung im Wesentlichen senkrecht zu den beiden großen Flachseiten ausgerichtet sein.
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In Weiterbildung der Erfindung können die vorgenannten Erfassungsmittel mehrere an verschiedenen Punkten angeordnete Sensoren umfassen, um auch Verkippungen oder Schrägausrichtungen erfassen zu können. Ist durch den Patronenschacht die Ausrichtung der Patrone zwingend vorgegeben, kann auch ein einzelner Positionssensor ausreichend sein.
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In Weiterbildung der Erfindung umfassen die Positionserfassungsmittel zumindest zwei Sensoren, die nach verschiedenen Wirkprinzipien arbeiten, vorzugsweise in Form eines mechanischen Sensors und eines Lichtsensors. Hierdurch können für verschiedene Facetten der Positionserfassung jeweils optimal angepasste Lösungen geschaffen werden, wobei überdies der genannte Lichtsensor gleichzeitig auch der Erfassung von Informationen dienen kann, die vom Drucker an die Patrone gesandt werden, so dass diesem Lichtsensor eine Doppelfunktion zukommt, nämlich einerseits die Position zu erfassen und andererseits vom Drucker her kommende Informationen bzw. Informationssignale zu erfassen. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung steuert hierbei die elektronische Steuerungsvorrichtung die von der Tintenpatrone und deren Lichtquelle abgegebenen Lichtsignale in Abhängigkeit der Signale beider Sensoren und beider hierdurch erfasster Betriebsparameter. Insbesondere kann die Steuerungsvorrichtung die Signale der beiden unterschiedlich ausgebildeten Sensoren miteinander verknüpfen und in Abhängigkeit der Verknüpfung das von der zumindest einen Lichtquelle abgegebene Signal steuern. Beispielsweise kann eine zeitliche Verknüpfung des Signals des mechanischen Tasters mit dem Signal des Lichtsensors erfolgen, beispielsweise dahingehend, dass bei Auftreten der beiden Signale innerhalb eines vorbestimmten, begrenzten Zeitfensters durch die zumindest eine Lichtquelle an der Tintenpatrone eine erste vorbestimmte Signalfolge abgegeben wird. Liegt andererseits das Signal des Lichtsensors außerhalb des genannten oder eines anderen Zeitfensters, kann die Lichtquelle der Tintenpatrone eine andere Signalfolge oder ein anderes Signal abgeben. Beispielsweise kann dann, wenn der mechanische Sensor in der vorgenannten Weise als Näherungsschalter ausgebildet ist, ein sehr viel später nach dem Näherungssignal auftretendes Lichtsignal des Lichtsensors dahingehend interpretiert werden, dass dies kein Druckersignal betreffend den Einsetzvorgang ist, sondern eine andere Abfrage gestartet wird, woraufhin die elektronische Steuerungsvorrichtung an der Tintenpatrone ein entsprechendes Lichtsignal durch die genannte Lichtquelle generiert.
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Der genannte mechanische oder taktile Sensor kann in Weiterbildung der Erfindung hierbei einen mechanischen Schalter mit einem Schaltbetätiger beispielsweise in Form einer Wippe umfassen, der derart an dem Patronengehäuse angeordnet ist, dass der Schaltbetätiger beim Einsetzen der Patrone in den Drucker mit einer druckerseitigen Betätigungskontur in Eingriff gerät und hierdurch betätigbar ist. Das Signal eines solchermaßen ausgebildeten taktilen Sensors kann als Indikator dafür gewertet werden, dass die Tintenpatrone ihre Sollstellung im Patronenschacht des Druckers erreicht hat.
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In Weiterbildung der Erfindung ist hierbei der Schaltbetätiger des genannten taktilen Sensors in Einsetzrichtung des Patronengehäuses betrachtet hinter der Tintenabgabeöffnung des Patronengehäuses angeordnet. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass beim Einsetzen der Tintenpatrone zuerst die Abgabeöffnung des Patronengehäuses mit dem Tintenanschluss des Druckers in Eingriff gerät und der taktile Sensor das Einsetzsignal erst dann abgibt, wenn die Patrone tatsächlich eingesetzt ist.
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Das Signal der Positionserfassungsmittel, insbesondere des mechanischen Sensors der Positionserfassungsmittel, kann hierbei unmittelbar als Auslöser zur ggf. zeitversetzten Abgabe eines Lichtsignals durch die Lichtquelle von der elektronischen Steuereinrichtung verwendet werden, beispielsweise dergestalt, dass ein Lichtpuls von der Tintenpatrone an den Drucker gesandt wird, beispielsweise in Abhängigkeit davon, ob die Tintenpatrone im Übrigen funktionsfähig ist, insbesondere einen ausreichenden Tintenfüllstand besitzt. Alternativ kann das Signal der Positionserfassungsmittel, insbesondere des mechanischen Schalters hiervon, auch als Freischaltsignal von der Steuervorrichtung verwendet werden dahingehend, dass lediglich die Energieversorgung der zumindest einen Lichtquelle vom Energiespeicher her freigeschaltet wird bzw. sozusagen die Lichtsignalvorrichtung scharfgestellt wird. Das Lichtsignal kann dann in Abhängigkeit weiterer Betriebsparameter gesteuert abgegeben werden, beispielsweise dann, wenn nach längerem Druckerbetrieb der Tintenstand zu niedrig wird oder vom Drucker her beispielsweise durch ein Lichtsignal vom Drucker eine Rückbestätigung der Funktionsfähigkeit der Tintenpatrone angefordert wird. Sind in vorgenannter Weise mehrere Sensoren zur Positionserfassung vorgesehen, kann in Weiterbildung der Erfindung auch der anders ausgebildete Sensor, insbesondere der Lichtsensor zur Freischaltung verwendet werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Freischaltvorrichtung zur Freischaltung der Energieversorgung der an der Tintenpatrone vorgesehenen Lichtsignalvorrichtung das Signal eines mechanischen Sensors zur Freischaltung benutzt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind der vorgenannte mechanische Sensor und der Lichtsensor in Einsetzrichtung der Tintenpatrone in den Drucker betrachtet zueinander versetzt und/oder hintereinander angeordnet, wobei die beiden Sensoren vorzugsweise in einem Bereich stirnseitig an oder vor dem Patronengehäuse angeordnet sein können, insbesondere in einem Bereich – bei Betrachtung in Einsetzrichtung – zwischen der Abgabeöffnung und einer vorderen, schmalseitigen Gehäusewandung des Patronengehäuses, wobei die genannten Sensoren gegenüber der Tintenabgabeöffnung quer zur Einsetzrichtung versetzt angeordnet sein können.
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In Weiterbildung der Erfindung kann die Steuervorrichtung die Abgabe der Lichtsignale der Lichtsignalvorrichtung alternativ oder zusätzlich zur Berücksichtigung der Patronenposition oder -ausrichtung auch in Abhängigkeit eines anderen Betriebsparameters der Tintenpatrone steuern, wobei hier insbesondere der Tintenfüllstand erfasst und zur Steuerung der Lichtsignale verwendet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Qualität der in der Speicherkammer befindlichen Tinte, beispielsweise deren Farbe oder deren Transparenzgrad erfasst und zur Steuerung herangezogen werden. Um die Beschaffenheit der Tinte oder deren Füllstand zu erfassen, kann die Lichtsignalvorrichtung in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung eine weitere Lichtquelle beispielsweise in Form einer LED umfassen, die einen Tintenerfassungsabschnitt des Patronengehäuses bestrahlt, beispielsweise ein im Patronengehäuse vorgesehenes Sichtfenster. Vorteilhafterweise kann das Patronengehäuse ein Tintenerfassungsprisma umfassen, das zueinander geneigt angeordnete Facetten bzw. Flächenabschnitte umfasst. Der durch die Lichtquelle generierte Lichtstrahl wird auf eine der Prismenflächen geworfen und dort je nach Tintenstand abgelenkt und auf eine weitere Prismenfläche zurückgeworfen, von der dann der Lichtstrahl zurück auf einen Lichtsensor gelenkt wird. Aus dem von dem weiteren Lichtsensor erfassten Lichtsignal kann die Steuerungsvorrichtung den Tintenfüllstand bestimmen.
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Die genannte weitere oder zweite Lichtquelle ist vorteilhafterweise ebenfalls von dem vorgenannten Energiespeicher mit elektrischem Strom versorgbar und von der Steuervorrichtung ansteuerbar, so dass die Überprüfung des Tintenfüllstands unabhängig von einem entsprechenden Lichtsignal oder einer anderen Anforderung des Druckers her durchgeführt werden kann, beispielsweise zyklisch in Abhängigkeit der Druckerbetriebsdauer. Die Zyklen können hierbei an die Betriebsdauer des Druckers angepasst werden, beispielsweise indem die vom Drucker her auf die Patrone gegebenen Lichtsignale mittels des vorgenannten ersten Lichtsensors erfasst und hinsichtlich Dauer bzw. Anzahl ausgewertet werden. Die autarke Tintenfüllstandsbestimmung ist einerseits vorteilhaft hinsichtlich der Meldegenauigkeit, da auch dann, wenn der Drucker den Tintenfüllstand nicht abfragt, ein Signal, welches Tintenmangel oder einen niedrigen Füllstand anzeigt, abgegeben werden kann. Zum anderen ist die Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Anordnung der Erfassungsmittel am Patronengehäuse deutlich größer, da hier keine Rücksicht auf ein vom Drucker her kommendes Lichtsignal genommen werden muss.
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Um die Farbe der in der Patrone befindlichen Tinte oder deren Transparenz zu erfassen, kann beispielsweise ein von der Lichtsignalvorrichtung generierter Lichtstrahl auf ein Sichtfenster geworfen und durch die Tinte hindurch geleitet werden, so dass aus einer Farbänderung des hindurchtretenden Lichts auf die Farbe bzw. Transparenz der Tinte geschlossen werden kann, wobei die genannte Farbänderung durch einen entsprechenden Lichtsensor gemessen werden kann. Weitere Sensoren zur Bestimmung der Tintenbeschaffenheit können in an sich bekannter Weise verwendet und zur Ansteuerung der Lichtsignalvorrichtung herangezogen werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1: eine schematische, perspektivische Gesamtansicht einer Tintenpatrone nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei an der vorderen Stirnseite des Patronengehäuses oberhalb der Tintenabgabeöffnung die autarke Lichtsignalvorrichtung der Tintenpatrone zu sehen ist,
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2: eine Seitenansicht der Tintenpatrone aus 1, die die Anordnung des taktilen Sensors zur Positionsbestimmung und dessen Lage relativ zur Tintenabgabeöffnung sowie die Anordnung der Lichtquelle zur Abgabe eines Lichtsignals auf der Leiterplatte der Lichtsignalvorrichtung zeigt,
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3: eine Stirnansicht der Tintenpatrone aus den vorhergehenden Figuren, wobei schematisch ein vom Drucker her kommender Lichtstrahl gezeigt ist, der von einem auf der Leiterplatte der Lichtsignalvorrichtung angeordneten Lichtsensor erfasst werden kann,
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4: eine ausschnittsweise, perspektivische, vergrößerte Darstellung der zu einer vormontierbaren Baugruppe zusammengefassten Lichtsignalvorrichtung, und
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5: eine perspektivische Explosionsdarstellung der Tintenpatrone aus den vorhergehenden Figuren, die die Lichtsignalvorrichtung noch vor ihrer Montage an dem Patronengehäuse zeigt.
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Die in den Figuren beispielhaft gezeigte Tintenpatrone 1 umfasst in an sich bekannter Weise ein näherungsweise quaderförmiges, nach Art eines Paneels oder einer Scheibe flaches Patronengehäuse 2, das zwei gegenüberliegende, große Flachseiten besitzt, die umlaufend durch Schmalseiten miteinander verbunden sind. Im Inneren des Patronengehäuses 2 ist eine Speicherkammer 3 zur Speicherung von Tinte vorgesehen, vgl. 5, die über eine Abgabeöffnung 9 an den nicht dargestellten Drucker abgegeben werden kann. Die genannte Abgabeöffnung 9 ist hierbei an einer der genannten Schmalseiten angeordnet und springt in Form eines stumpfförmigen Anschlussstutzens über die genannte Schmalseite vor, vgl. 2 und 5.
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Das Patronengehäuse 2 kann hierbei, wie 5 zeigt, aus zwei schalenförmigen, aufeinandersetzbaren Gehäusehälften bestehen.
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Wie 5 zeigt, besitzt das Patronengehäuse 2 eine von der schmalseitigen Stirnfläche, an der die Abgabeöffnung 9 vorgesehen ist, zurückspringende Einbuchtung 21, an der einerseits die Lichtsignalvorrichtung 4 angeordnet ist und andererseits das Patronengehäuse 2 einen Füllstandserfassungsabschnitt 18 aufweist. Der Tintenerfassungsabschnitt 18 ist hierbei in der gezeichneten Ausführung vorteilhafterweise am Boden der genannten Einbuchtung 21 an der schmalseitigen Stirnwandung ausgebildet, und zwar in Form eines in das Innere der Patrone hinein vorspringenden Schrägflächen- oder Prismenflächensystems 22, das von einem Teil der Patronenwandung gebildet wird. Wie 4 und 5 zeigen, sind zwei jeweils schräg angestellte, keilförmig ausgerichtete Prismenflächen 22a und 22c durch einen Verbindungsschenkel-Flächenabschnitt miteinander verbunden, wobei die Schrägflächen rückseitig an eine Füllstandskammer 23 grenzen, die je nach Füllstand unterschiedlich hoch befüllt ist.
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Im Bereich der genannten Einbuchtung 21 ist die Lichtsignalvorrichtung 4 an dem Patronengehäuse 2 angeordnet und daran befestigt. Die Lichtsignalvorrichtung 4 bildet hierbei eine vormontierte Baugruppe, die separat von dem Patronengehäuse 2 gefertigt bzw. ausgebildet ist und passgenau am Patronengehäuse 2 in der Einbuchtung 21 positioniert werden kann. Hierzu sind an einem Trägerelement 24 der Lichtsignalvorrichtung 4 Positioniermittel beispielsweise in Form von Stecknasen 25 vorgesehen, die mit dazu komplementär ausgebildeten Positioniermitteln des Patronengehäuses 2 exakt in Eingriff bringbar sind, so dass die Lichtsignalvorrichtung 4 in einer vorbestimmten Position am Patronengehäuse 2 anbringbar ist. Vorteilhafterweise bildet das genannte Trägerelement 24 der Lichtsignalvorrichtung 4 eine sich in den Korpus des Patronengehäuses 2 bündig einfügende Konturfläche, die einen Abschnitt des Patronenaußenmantels bildet.
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Die Lichtsignalvorrichtung 4 umfasst vorteilhafterweise eine Leiterplatte 26, auf der verschiedene elektronische Bauelemente angeordnet bzw. realisiert sind, die zusammen oder alleine die Steuerungsvorrichtung 7 der Lichtsignalvorrichtung 4 bilden. Wie 4 zeigt, umfasst die Lichtsignalvorrichtung 4 eine erste Lichtquelle 5 in Form einer LED, die vorteilhafterweise unmittelbar auf der genannten Leiterplatte 26 angebracht ist, und zwar an einem Abschnitt, der über die schmalseitige Stirnfläche des Patronengehäuses 2 vorspringt. Die genannte erste Lichtquelle 5 ist dabei derart angeordnet, dass sie einen Lichtstrahl quer zur Einsetzrichtung der Tintenpatrone 1 und/oder im Wesentlichen senkrecht zu den großen Flachseiten des Patronengehäuses 2 abgeben kann. Das von der ersten Lichtquelle 5 abgegebene Lichtsignal wird dem Drucker zugeführt.
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Eine zweite Lichtquelle 17 vorteilhafterweise ebenfalls in Form einer LED oder einer anderen punktförmigen Lichtquelle ist indes an einem verdeckt angeordneten bzw. dem Inneren des Patronengehäuses 2 zugewandten Abschnitt der Leiterplatte 26 vorgesehen, um den vorgenannten Tintenerfassungsabschnitt 18 des Patronengehäuses 2 im Bereich der Einbuchtung 21 zu bestrahlen. Insbesondere wirft die genannte zweite Lichtquelle 17 einen Lichtstrahl auf das Schrägflächen- bzw. Prismenflächensystem 22, um den Tintenstand zu erfassen. Der Lichtstrahl der zweiten Lichtquelle 17 wird hierbei auf eine erste Facette des Schrägflächensystems 22 geworfen, von dort auf die gegenüberliegende Schrägfläche bzw. Facette umgelenkt und von dieser wieder zurück zur Lichtsignalvorrichtung 4 gelenkt. Die Lichtsignalvorrichtung 4 weist an entsprechender Stelle, vorzugsweise unmittelbar auf der Leiterplatte 26, einen Lichtsensor – nachfolgend als zweiten Lichtsensor 19 bezeichnet – auf, der den abgelenkten Lichtstrahl erfasst. Je nach Tintenfüllstand wird der generierte Lichtstrahl an den Prismenflächen unterschiedlich abgelenkt bzw. absorbiert, so dass sich das Signal an dem zweiten Lichtsensor 19 entsprechend dem Füllstand ändert.
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Weiterhin umfasst die Lichtsignalvorrichtung 4 einen Lichtsensor 11 – nachfolgend als erster Lichtsensor bezeichnet –, der einen vom Drucker her kommenden Lichtstrahl 27 erfasst, vgl. 3. Dieser erste Lichtsensor 11 ist hierbei auf dem von der Schmalseite des Patronengehäuses 2 vorspringenden Abschnitt der Leiterplatte 26 angeordnet und blickt quer zur Einsetzrichtung der Tintenpatrone 1 im Wesentlichen senkrecht zu den beiden großen Flachseiten des Patronengehäuses 2, vgl. 3. Der räumliche Blickkegel 28 dieses Lichtsensors 11 ist hierbei vorteilhafterweise räumlich recht begrenzt, so dass der vom Drucker her kommende Lichtstrahl 27 nur dann auf den Lichtsensor 11 trifft bzw. von diesem erfasst wird, wenn die Patrone ordnungsgemäß in den Patronenschacht eingesetzt ist. Hierdurch kann der genannte erste Lichtsensor 11 zur Erfassung der Position der Patrone relativ zum Drucker herangezogen werden.
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Weiterhin umfassen die Lageerfassungsmittel 8, die das korrekte Einsetzen der Tintenpatrone erfassen, einen taktilen Sensor 12 in Form eines mechanischen Schalters 14, der ebenfalls auf der genannten Leiterplatte 26 angeordnet sein kann, und zwar vorzugsweise nicht stirnseitig, sondern auf einer zu den Flachseiten des Patronengehäuses 2 parallelen Fläche. Der genannte Schalter 14 umfasst hierbei einen Schaltbetätiger 15, der in der gezeichneten Ausführung als Wippe ausgebildet ist, so dass beim Einschieben des Patronengehäuses 2 in den Patronenschacht des Druckers eine dort vorhandene Betätigerkontur den Schaltbetätiger 15 niederdrückt, wenn die Tintenpatrone 1 ihre vorbestimmte End- bzw. Einsetzstellung erreicht. Wie 2 zeigt, ist der genannte Schaltbetätiger 15 hierbei vorteilhafterweise relativ nahe an der schmalseitigen Stirnfläche des Patronengehäuses 2 angeordnet, insbesondere springt er weniger weit als die Abgabeöffnung 9 nach vorne vor, vgl. 2.
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Zur Energieversorgung der Lichtsignalvorrichtung 4 ist ein Energiespeicher 6 vorgesehen, der in der gezeichneten Ausführung als knopfzellenförmige Batterie ausgebildet ist und vorteilhafterweise ebenfalls unmittelbar auf der Leiterplatte 26 positioniert ist.
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Mit Hilfe der genannten Lichtquellen 5 und 17, die von dem Energiespeicher 6 mit elektrischem Strom versorgt werden können, den genannten Lichtsensoren 11 und 19 und dem taktilen Sensor 12 kann die elektronische Steuerungsvorrichtung 7 der Lichtsignalvorrichtung 4 in der eingangs beschriebenen Weise Betriebsparameter der Tintenpatrone 1, insbesondere deren Einsetzzustand und Lage und Position im Patronenschacht des Druckers, sowie den Tintenfüllstand autark erfassen und entsprechende Lichtsignale an den Drucker abgeben und hierbei auch vom Drucker her kommende Informationen in Form von vom Drucker auf die Patrone gesandten Lichtsignalen berücksichtigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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