DE4027193C2 - Verfahren zur Vermeidung des unberechtigten Wiederbefüllens von Wegwerf-Tintendruckköpfen in Tintendruckeinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung des unberechtigten Wiederbefüllens von Wegwerf-Tintendruckköpfen in Tintendruckeinrichtungen gemäß den Merkmalen des Patent­ anspruches 1.

Zur Darstellung von Zeichen und/oder grafischen Mustern sind Tintenschreibeinrichtungen bekannt, die nach dem sog. Drop- On-Demand-Prinzip arbeiten, d. h. der Aufbau der Zeichen oder der grafischen Muster erfolgt durch den gesteuerten Ausstoß einzelner Tintentröpfchen aus den Düsen eines Schreibkopfes, die bei einer entsprechenden Relativbewegung zwischen einem Aufzeichnungsträger und dem Schreibkopf die Zeichen oder Muster rasterförmig aufbauen. Der Ausstoß geschieht dadurch, daß die jeder Düse zugeordneten Antriebselemente individuell ansteuerbar sind. Als Antriebselemente kommen vorzugsweise piezoelektrische oder thermoelektrische Wandler in Betracht. Die Verwendung von elektrothermischen Wandlerelementen in Form von Heizwiderständen gestattet den Aufbau eines Schreib­ kopfes mit kleinen Abmessungen und geringem Gewicht bei einer gleichzeitigen hohen Anzahl von Düsen. Da das Prinzip des Tröpfchenausstoßes in derartigen Schreibköpfen darauf beruht, daß bei Ansteuerung eines Heizwiderstandes in dem einer Düse zugeordneten Tintenkanal eine Tintendampfblase entsteht, die den eigentlichen Tröpfchenausstoß bewirkt, spricht man in diesem Falle von der sog. Bubble-Jet-Technik.

Die Versorgung eines solchen, nach dem thermoelektrischen Prinzip arbeitenden Tintendruckkopf mit Tinte erfolgt aus einem Tintenvorratsbehälter, der entweder stationär ange­ ordnet sein kann oder aber zusammen mit dem Tintendruckkopf entlang dem Aufzeichnungsträger bewegt wird. Der Tinten­ druckkopf kann dabei zusammen mit dem Tintenvorratsbehälter ein auswechselbares Druckmodul bilden (US-A-4 771 295).

Bei verbrauchtem Vorrat an Tintenflüssigkeit wird der kom­ plette Druckkopf einschließlich Tintenvorratsbehälter er­ setzt. Diese Einwegebehälter werden werksseitig mit Tinte gefüllt und dürfen nach Verbrauch des Tintenvorrates nicht wiederverwendet werden. Ein Wiederfüllen der Tintenvorrats­ behälter ist nicht vorgesehen, weil bei einem Wiederfüllen die Gefahr besteht, daß Luft in den Tintenvorratsbehälter eindringt. In der Tinte enthaltene Luftbläschen führen zu Störungen des Schreibbetriebes, dies insbesondere dann, wenn die Tintendruckeinrichtung nach dem Unterdruckprinzip arbei­ tet, einem Prinzip, bei dem das Tintenversorgungssystem gegenüber der eigentlichen Schreibdüse einen geringen Unter­ druck aufweist.

Außerdem erfordern solche Tintendruckeinrichtungen eine in ihrer Zusammensetzung auf das System abgestimmte Tinten­ flüssigkeit. Werden nun durch die Bedienperson oder durch Fremdhersteller verbrauchte Tintenvorratsbehälter erneut mit Tinte unbekannter Zusammensetzung gefüllt, so kann dies zu Störungen in der Tintendruckeinrichtung führen. Ein der­ artiges unkontrolliertes Wiederbefüllen von verbrauchten Tintenvorratsbehältern muß deshalb verhindert werden.

Aus der WO 90/00971 ist ein Tintenvorratsbehälter für Tintendruckeinrichtungen mit einer Sicherung gegen unberech­ tigtes Wiederfüllen bekannt. Hierzu ist dem Tintenvorrats­ behälter ein von der Überwachungseinrichtung abtastbares Sicherungselement gegen unberechtigtes Wiederfüllen des Behälters unmittelbar zugeordnet, dessen abtastbare Kenn­ werte nach Unterschreiten eines Mindesttintenvorrates irreversibel verändert werden. Dadurch wird ein Wiederfüllen verbrauchter Tintenvorratsbehälter zuverlässig verhindert.

Das Sicherungselement besteht dabei aus einer elektrischen Sicherung, die nach Unterschreiten eines Mindesttintenvor­ rates zerstört wird. Durch dieses gezielte Zerstören des Sicherungselementes werden nur originalgefüllte Tintenvor­ ratsbehälter akzeptiert. Wiedergefüllte Vorratsbehälter werden von der Tintenüberwachungseinrichtung wie leere Tin­ tenvorratsbehälter behandelt und im Schreibbetrieb blockiert.

In der WO 90/00974 ist eine weitere Anordnung für Druckein­ richtungen zur Überwachung von Tintenflüssigkeit enthalten­ den Vorratsbehältern beschrieben. Dem Vorratsbehälter für Tintenflüssigkeit ist dabei eine elektronische Speicherein­ richtung in Form einer integrierten Schaltung (Chip) zuge­ ordnet, in der über einer Kennungsanordnung abrufbar Informationen über den aktuellen Füllzustand des Vorrats­ behälters oder andere für den Druckbetrieb relevante Zu­ standsdaten der Tintenflüssigkeit gespeichert sind. Dadurch wird ermöglicht, den Füllzustand des Vorratsbehälters während des Druckbetriebes zu erfassen. Ein Unterschreiten eines Mindestvorrates an Tintenflüssigkeit kann rechtzeitig erkannt werden. Bei Erreichen des Vorratsendes oder nach Unterschreiten eines Mindestvorrates wird über die Steuer­ anordnung der Druckeinrichtung ein Warnsignal ausgelöst und auf einem Display angezeigt und es ist möglich, den Druck­ betrieb zu blockieren. Nach Erreichen des Vorratsendes kann die elektronische Speichereinrichtung nicht erneut programmiert werden. Dadurch wird zuverlässig ein unzu­ lässiges Wiederfüllen verbrauchter Vorratsbehälter verhin­ dert bzw. können derart wiedergefüllte Vorratsbehälter ein­ deutig erkannt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine Druckeinrichtung der eingangs genannten Art Maßnahmen anzugeben, mit denen es auf einfache Weise ermöglicht wird, ein unberechtigtes Wie­ derfüllen verbrauchter Vorratsbehälter zu verhindern.

Diese Aufgabe wird bei einer Tintendruckeinrichtung der eingangs genannten Art gemäß den Merkmalen des Patentan­ spruches 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Grundliegende Idee der Erfindung ist es, die Lebensdauer der elektrothermischen Wandlerelemente durch Beimischung von anorganischen oder organischen Stoffen in die Tintenflüssig­ keit die chemische Lebensdauer der Wandlerelemente -im folgenden als Heizdots bezeichnet-, entsprechend der im Vorratsbehälter vorhandenen Menge an Tintenflüssigkeit derart zu begrenzen, daß nach Verbrauch der Tinte auch die Heizdots zerstört sind. Dadurch wird ein eventuelles Nach­ füllen des Tintenbehälters sinnlos, da selbst mit einem vollgefüllten Tintenvorratsbehälter kein Druckbetrieb mehr möglich ist. Ein solcher Zusatzstoff in der Tintenflüssig­ keit bewirkt, daß die Heizdots im Belastungsfall angegriffen und schließlich nach Erreichen einer bestimmten Impulszahl zerstört werden. Der Zusatzstoff hat die Eigenschaft, sich im spezifizierten Lagerungs-(Ruhe-)zustand chemisch neutral zu verhalten und somit weder die Heizdots, noch andere mit der Tinte in Berührung kommende Materialien in Mitleiden­ schaft zu ziehen. Des weiteren besteht der Vorteil, daß ein solcher Zusatzstoff keinen negativen Einfluß auf die Eigen­ schaften der Tintenflüssigkeit in bezug auf die Schrift­ qualität, die Trocknungszeit auf dem Aufzeichnungsträger und die Verspritzbarkeit im Tintendruckkopf aufweist.

Die zu erreichende Lebensdauer der Heizdots kann auf einfache Weise über die Konzentration des Zusatzstoffes in der Tintenflüssigkeit eingestellt werden.

Als Beispiel für eigen organischen Stoff, der der Tinten­ flüssigkeit beigemischt werden kann, sei Lithiumacetat CH₃COOLi in Konzentrationen von 200 bis 10 mmol/l genannt. Die gezielte zerstörende Wirkung von Lithiumacetat auf die Heizdots besteht u. a. darin, daß im Belastungsfall durch die dabei auftretenden hohen Temperaturen das Lithiumacetat stark dissoziiert und somit aufgrund der Natur seiner Dissoziationsprodukte Lithiumhydroxid und Essigsäure den Heizdot angreift. Ein weiterer Vorteil dieses Salzes ist seine Wirkung als Anti-Crustingmittel. Es verhindert ab einer Konzentration von 40 mmol/l durch seine hygroskopische Eigenschaft das Eintrocknen der Tintenflüssigkeit am Kanal­ ausgang und beugt dadurch eventuell auftretenden Ausfällen des Tintendruckkopfes vor.

Durch die Verwendung dieses Salzes in der Tintenflüssigkeit als Anti-Crustingmittel und gleichzeitig als DLL (Dot-Life- Limiter), d. h. als Lebensdauerbegrenzer für den Heizdot, würde ein Nachfüllen des Tintenvorratsbehälters von solchen Tintenschreibeinrichtung weitgehend sinnlos.

Claims (5)

1. Verfahren zur Vermeidung des unberechtigten Wiederbe­ füllens von Wegwerf-Tintendruckköpfen in Tintendruckein­ richtungen, mit einem die Tintenflüssigkeit enthaltenden Vorratsbehälter und mit einer Vielzahl von elektrothermi­ schen Wandlerelementen, denen jeweils ein Tintenkanal zugeordnet ist, wobei im Druckbetrieb diese Wandlerelemente die Tintenflüssigkeit lokal erhitzen und dadurch Tinten­ tröpfchen aus Austrittsdüsen der Tintenkanäle ausgestoßen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenflüssigkeit ein Zusatzstoff beigemischt wird, der die elektrothermischen Wandlerelemente im Druckbetrieb chemisch angreift und nach Erreichen einer vorgebbaren Anzahl von Ansteuerimpulsen zerstört.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zu erreichende Lebensdauer der elektrothermischen Wandlerelemente über die Konzentration des Zusatzstoffes in der Tintenflüssigkeit eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Konzentration des Zusatzstoffes so gewählt wird, daß nach Verbrauch der im Vorratsbehälter ge­ speicherten Tintenflüssigkeit die elektrothermischen Wandlerelemente zerstört sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Zusatzstoff organische oder anorganische Salze Verwendung finden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Zusatzstoff Lithiumacetat CH₃COOLi in einem Konzentrationsbereich von 200 bis 10 mmol/l Verwen­ dung findet.