DE4425693A1 - Automatisches Tintennachfüllsystem für wegwerfbare Tintenstrahlpatronen - Google Patents
Automatisches Tintennachfüllsystem für wegwerfbare TintenstrahlpatronenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein Tintenstrahldrucker. Genau
er betrifft die Erfindung ein automatisches Tintennachfüll
system für wegwerfbare Tintenstrahlpatronen.
Tintenstrahldrucker und -plotter sind wohlbekannt. Die
Druckqualität dieser Drucker hängt von der konsequenten, er
folgreichen Funktion der Tintenstrahl-Druckköpfe ab, die mit
fortschreitender Zeit zu Verstopfen und Versagen neigen. Um
Schwierigkeiten mit einer Verschlechterung der Tintenstrahl-
Druckköpfe mit fortschreitender Zeit zu überwinden, ist es
erforderlich, die Druckköpfe periodisch auszuwechseln. Frühe
Lösungen zu dieser Schwierigkeit sahen vor, nur den Druck
kopf zu ersetzen, wie z. B. im US-Patent 4,074,284 dargelegt.
In jüngerer Zeit wurden wegwerfbare Tintenstrahlpatronen
entwickelt, um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wie z. B.
in den US-Patenten 4,500,895; 4,921,811 und 4,931,812 be
schrieben.
Wegwerfbare Tintenstrahlpatronen dieses Typs sind so be
schaffen, daß sie für eine solche Nutzungslebensdauer arbei
ten, daß die Kopfelemente mit sehr hoher zeitlicher Wahr
scheinlichkeit (z. B. über 99% der Zeit) während der Lebens
dauer der wegwerfbaren Patrone funktionieren. Um zu gewähr
leisten, daß diese herausfordernde Zahl zur Leistungsfähig
keit aufrechterhalten wird, weisen herkömmliche wegwerfbare
Tintenstrahlpatronen eine vorgegebene Tintenmenge auf, die
innerhalb der Patrone enthalten ist und die über den Druck
kopf ausgegeben werden kann. Die maximale Tintenmenge, die
in der Wegwerfpatrone enthalten ist, ist eine Funktion da
von, wie viel Druckbetrieb die Druckkopfelemente wahrnehmen
können, bevor ihre Funktion mit einer hohen prozentualen
Wahrscheinlichkeit versagt. Wenn die vorgegebene Tintenmenge
in der Patrone einmal verbraucht ist, wird die gesamte Tin
tenstrahlpatrone weggeworfen.
Während die Verwendung einer Wegwerfpatrone die Druckquali
tät von Tintenstrahldruckern wirkungsvoll mit einer Versa
gensrate gewährleistet, die von der speziellen Wegwerfpatro
ne abhängt, existieren viele Druckanwendungen, die eine hö
here Versagensrate vor einem Austausch tolerieren könnten,
um die Betriebslebensdauer des Tintenstrahl-Druckkopfs zu
verlängern. Unglücklicherweise arbeitet in der weit überwie
genden Anzahl von Fällen dann, wenn existierende wegwerfbare
Tintenstrahlpatronen ihre Tinte aufgebraucht haben, der
Druckkopf immer noch angemessen funktionsfähig. Das Wegwer
fen von Tintenstrahlpatronen, die immer noch angemessen
funktionierende Druckköpfe enthalten, vergeudet Ressourcen.
Darüber hinaus ist ein häufiger Austausch von Tintenstrahl
patronen bei umfassenden Druckanwendungen zeit- und arbeits
intensiv. Demgemäß haben viele Benutzer auf nachfüllbare
Tintenstrahlpatronen zurückgegriffen, um die Nutzungslebens
dauer der Druckköpfe zu verlängern.
Das Nachfüllen von Tintenstrahlpatronen von Hand kann ein
schmutziger und möglicherweise gefährlicher Vorgang sein,
der erhebliche mechanische Geschicklichkeit erfordert. Um
eine Tintenstrahlpatrone von Hand nachzufüllen, muß ein Be
nutzer auf den ursprünglichen Tintenversorgungsbehälter in
der Tintenstrahlpatrone zugreifen und in diesen Zufuhrbehäl
ter Tinte einpumpen, eingießen oder auf andere Weise einfül
len. Das Zugreifen auf irgendwelche Tintenverbindungen setzt
den Benutzer der Tinte und die Tinte einer Verunreinigung
aus. Darüber hinaus kann der Benutzer unbeabsichtigt Luft
blasen in das System einleiten, was den Tintenfluß und die
Möglichkeit der Tinte, einen klaren, gleichmäßigen Druck zu
erzeugen, beeinflußt.
Es sind automatische Tintenzuführ- und Nachfüllsysteme für
Tintenstrahldrucker bekannt, die keine wegwerfbare Tinten
strahlpatronen verwenden. Automatische Tintenzuführ- und
Nachfüllsysteme können in passive Nachfüllsysteme, die sich
auf die Schwerkraft oder Druckunterschiede stützen, um dafür
zu sorgen, daß Tinte durch das System fließt, und aktive Sy
steme klassifiziert werden, die irgendeine Pumpe oder mecha
nische Unterstützung verwenden, um Tinte durch das System zu
fördern.
Aktive Tintennachfüllsysteme wurden entweder als kontinuier
liches Tintenzuführsystem, wie in den US-Patenten Nr.
4,399,466; 4,462,037 und 4,680,696 oder als bedarfsorien
tiertes Tintenzuführsystem verwendet, wie in den US-Patenten
Nr. 4,074,284 und 4,432,005 beschrieben. Der Hauptgrund,
weswegen diese Arten aktiver Tintennachfüllsysteme nicht be
sonders nützlich sind, um eine wegwerfbare Tintenstrahlpa
trone nachzufüllen, ist, daß diese Systeme Druckköpfe
aufweisen, die sich auf hydrodynamische Zustände bei atmo
sphärischem oder positivem Druck stützen, um den Druckdüsen
Tinte zuzuführen. Demgemäß ist es typisch, daß das Tinten
nachfüllsystem am Druckkopf einen Rückführ- oder Auslaßstut
zen aufweist, um zu verhindern, daß die hydrodynamischen
Bedingungen am Druckkopf unter den Atmosphärendruck fallen.
Passive Tintennachfüllsysteme verwenden die Schwerkraft, um
Tinte gesteuert über ein Dreiwegeventil von einem Tintenvor
ratsbehälter zu einem Tintenzuführbehälter zu fördern, als
Teil einer einzigen austauschbaren Einheit, die vom Druckwa
gen getragen wird, wie z. B. im US-Patent Nr. 4,959,667 be
schrieben. Frühe Versionen dieses Typs eines Tintenzuführsy
stems in Form einer einzigen austauschbaren Einheit sind
z. B. in den US-Patenten Nr. 4,714,937 und 4,885,595 darge
legt. Dieses Verfahren kann von Nutzen sein, wenn die
Druckköpfe vertikal drucken und der Tintenvorratsbehälter
hinter den Druckköpfen und über dem Tintenzuführbehälter an
geordnet werden kann. Wenn die Druckköpfe jedoch eine große
horizontale Fläche bedrucken, würde das Funktionsvermögen
des Druckkopfs stark verringert werden, wenn das Gewicht und
das Volumen eines großen Tintenvorratsbehälters vom Druckwa
gen getragen werden müßten, wenn er über das Druckmedium
fährt.
Aus all diesen Gründen beinhalten fast alle existierenden
Tintennachfüllsysteme zur Verwendung mit wegwerfbaren Tin
tenstrahlpatronen irgendeine Art Wartungsstation, die die
Tintennachfüllpatrone nur dann nachfüllt, wenn sich der
Druckwagen am einen oder anderen Ende der Druckachse befin
det, wo die Tintenstrahlpatronen an die Wartungsstation an
gekoppelt werden können. Sobald die Ankopplung erfolgt ist,
wird der Tintenvorratsbehälter in der Tintenstrahlpatrone
schnell nachgefüllt und der Druckwagen kann zu seinem Druck
betrieb zurückkehren. Verschiedene Beispiele von Tintennach
füllsystemen mit Wartungsstation für wegwerfbare Tinten
strahlpatronen sind in den US-Patenten Nr. 3,967,286;
4,831,389; 4,967,207; 4,968,998; 4,999,652 und 5,136,305
dargelegt.
Bei Tintennachfüllsystemen vom Typ mit Wartungsstation be
stehen zwei Grundschwierigkeiten. Die erste ist die, daß
sich die Druckgeschwindigkeit des Tintenstrahldruckers wegen
der Zeit verringert, die dazu erforderlich ist, den Kopp
lungs- und Nachfüllvorgang auszuführen. Zweitens, und wich
tiger, wird, um die Zeit des Ankopplungs- und Nachfüllvor
gangs zu minimieren, die Tinte schnell mit einem Druck, der
die hydrodynamischen Nenneigenschaften der Tintenstrahlpa
trone überschreitet, in diese übertragen. Im Ergebnis kann
während des Nachfüllvorgangs ein Auslecken oder Auströpfeln
aus den Druckköpfen auftreten. Probleme hinsichtlich des
Ausleckens oder Auströpfelns von Tinte werden z. B. von
E. Ertuk et al in "Ink Retention in a Color Thermal Inkjet
Printer", Hewlett-Packard Journal, August 1988, S. 41-44 er
örtert.
Während die Verwendung wegwerfbarer Tintenstrahlpatronen
die Druckqualität von Tintenstrahldruckern deutlich erhöht
hat, erfolgte dies auf Kosten einer deutlichen Verschleude
rung von Ressourcen in Form leerer Tintenstrahlpatronen, die
immer noch lange Restlebensdauern für die Druckköpfe aufwei
sen. Existierende Techniken zum Nachfüllen wegwerfbarer Tin
tenstrahlpatronen leiden unter zahlreichen Nachteilen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tintennach
füllsystem für wegwerfbare Tintenstrahlpatronen zu schaffen,
das gegenüber existierenden Systemen zu diesem Zweck so ver
bessert ist, daß wegwerfbare Tintenstrahlpatronen länger
verwendet werden können ohne daß sich die Druckqualität nen
nenswert verschlechtert.
Das erfindungsgemäße Tintennachfüllsystem ist durch die Leh
re des beigefügten Anspruchs 1 gegeben. Es kann speziell in
Form eines aktiven Systems gemäß Anspruch 2 oder in Form ei
nes passiven Systems gemäß Anspruch 7 realisiert sein.
Das erfindungsgemäße kontinuierliche Tintennachfüllsystem
für einen Tintenstrahldrucker verwendet wegwerfbare Tinten
strahlpatronen mit einem ersten vorgegebenen Tintenfassungs
vermögen. Ein Tintenvorratsbehälter, der extern in bezug auf
den Druckwagen liegt, an dem die wegwerfbaren Tintenstrahl
patronen angebracht sind, enthält ein zweites vorgegebenes
Tintenfassungsvermögen, und er füllt den Tintenbehälter in
nerhalb der wegwerfbaren Tintenstrahlpatrone durch eine
negative Druckdifferenz zwischen dem Tintenbehälter und dem
Tintenvorratsbehälter nach, wodurch Tinte nach Bedarf aus
dem Tintenvorratsbehälter angesaugt wird. Die wegwerfbare
Tintenstrahlpatrone ist austauschbar am Druckwagen anbring
bar und es ist eine unabhängige Einheit mit einem Druckkopf
und einem Tintenzuführbehälter, der auf Unterdruck gehalten
wird und der dem Druckkopf die erste Tintenmenge zuführt.
Der Tintenvorratsbehälter, der die zweite Menge an Tinte
aufnimmt, die den Tintenzuführbehälter nachfüllt, ist volu
menmäßig auf einige Vielfache der ersten Tintenmenge be
grenzt, und zwar auf eine Menge, oberhalb der der Druckkopf
nicht zuverlässig arbeitet. Eine Leitung verbindet den
Tintenzuführbehälter mit dem Tintenvorratsbehälter, um Tinte
zwischen den beiden durch die Druckdifferenz zwischen den
beiden zu transportieren. Ein zwischen einer offenen und
einer geschlossenen Position umschaltbares Stellglied ist in
der Leitung vorhanden, um die Strömung von Tinte vom Tinten
vorratsbehälter zum Tintenzuführbehälter einzustellen, wenn
es sich im offenen Zustand befindet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die zweite
Menge an im Tintenvorratsbehälter gelagerter Tinte ein vor
gegebenes Volumen auf Grundlage einer ausgewählten Funk
tionsfähigkeit der Druckköpfe, die kleiner ist als die sehr
hohe Funktionsfähigkeit, wie sie für die erste Menge an Tin
te im Tintenbehälter gilt, der Teil der Tintenstrahlpatrone
ist. Durch Auswählen des Fassungsvermögens des Tintenbehäl
ters abhängig von dieser Bedingung kann die Nutzungslebens
dauer der Druckköpfe auf das 8- bis 12fache (z. B. 400 ccm)
dessen erhöht werden, was andernfalls die Lebensdauer der
Wegwerfpatrone (z. B. 40 ccm) wäre. Bei einem anderen Ausfüh
rungsbeispiel kann der Benutzer zwischen verschiedenen zwei
ten Mengen an Tinte (z. B. 200 bis 600 ccm) wählen, um wirk
sam das Niveau der Funktionsfähigkeit für eine vorgegebene
Druckanwendung zu wählen.
Der Tintenvorratsbehälter beim bevorzugten Ausführungsbei
spiel ist im wesentlichen ein rechteckiger Behälter mit tra
pezförmigen Seiten mit einem großen Ende, das niedriger ist
und tiefer liegt als das schmale Ende. Ein Tintenbeutel ist
innerhalb des Behälters befestigt und die Leitung wird in
den Tintenbeutel eingeführt, um von dort dem Tintenzuführbe
hälter in der wegwerfbaren Tintenstrahlpatrone Tinte zuzu
führen. Die Leitung wird dabei am Innenboden des Tintenbeu
tels nahe dem großen Ende befestigt. Auf diese Weise dringt
keine Luft in die Leitung ein, wenn der Tintenbeutel beinahe
leer ist.
Die wegwerfbare Tintenstrahlpatrone des bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiels ist wegnehmbar am Druckwagen eines Tinten
strahldruckers angebracht, der sich quer in bezug auf das
horizontal angeordnete Druckmedium bewegt. Die wegwerfbare
Tintenstrahlpatrone weist ein in sich abgeschlossenes Gehäu
se mit einem Druckkopf mit mehreren Tintenstrahlen und einem
unter Unterdruck gehaltenen Tintenzuführbehälter auf, der
dem Druckkopf eine erste Menge an Tinte zuführt. Die Leitung
erstreckt sich durch eine Öffnung in der Oberseite des Ge
häuses, um eine Verbindung zu einem Tintenvorratssystem her
zustellen, das außerhalb des Druckwagens liegt und das dem
Tintenzuführbehälter über die Druckdifferenz zwischen diesem
und dem Tintenvorratsbehälter eine zweite Menge an Tinte zu
führt, die größer als die erste Menge ist.
Während des Betriebs des Tintenstrahldruckers wird die
Druckdifferenz zwischen dem Tintenbehälter in der Tinten
strahlpatrone und dem Tintenvorratsbehälter beibehalten,
wenn der Druckkopf Tinte mit einer bestimmten volumetrischen
Strömungsrate aus Druckdüsen ausstößt, die nahe dem Boden
der Tintenstrahlpatrone liegen. Es hat sich herausgestellt,
daß die Wirkung der Tintenstrahldüsen in den Druckköpfen
Flüssigkeit entsprechend einer Höhe von ungefähr 5-7,6 Zen
timeter (2-3 Zoll) ansaugen kann, ohne daß die Bildqualität
beeinflußt wird. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist
der Tintenbehälter in der Tintenstrahlpatrone als abgedich
teter Behälter geschaffen und die Druckdifferenz erzeugt ei
nen Unterdruck, der die Tinte vom Tintenvorratsbehälter aus
ansaugt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Tin
tenbehälter in der Tintenstrahlpatrone nicht abgedichtet,
jedoch enthält er ein Schaumstoffelement, das über die Ka
pillarwirkung des Schaums eine Druckdifferenz erzeugt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren
veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines passiven,
kontinuierlichen Tintennachfüllsystems für wegwerfbare Tin
tenstrahlpatronen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung, wobei verschiedene Teile mit Durchsichtslinien
dargestellt sind.
Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung des an einem
Tintenstrahldrucker angebrachten passiven Tintennachfüllsy
stems von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf ein an einem Tintenstrahl
drucker angebrachtes aktives, bedarfsorientiertes Tinten
nachfüllsystem, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.
Fig. 4 ist ein Seitenschnitt durch ein Rückschlagventil zur
Verwendung bei dem in Fig. 1 dargestellten passiven Tinten
nachfüllsystem.
Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung eines Tintenvor
ratsbehälters für das in Fig. 1 dargestellte passive Tinten
nachfüllsystem.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer ersten Reali
sierung eines aktiven, bedarfsorientierten Tintennachfüll
systems für wegwerfbare Tintenstrahlpatronen gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 7 ist eine teilgeschnittene Darstellung eines alterna
tiven Ausführungsbeispiels eines Puffervorratsbehälters beim
in Fig. 6 dargestellten aktiven Tintennachfüllsystem.
Fig. 8 ist eine teilgeschnittene Ansicht eines alternativen
Ausführungsbeispiels eines Pumpmechanismus am in Fig. 6 dar
gestellten aktiven Tintennachfüllsystem.
Fig. 9 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Realisie
rung eines aktiven, bedarfsorientierten Tintennachfüllsy
stems für wegwerfbare Tintenstrahlpatronen gemäß einem zwei
ten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 10 ist eine teilgeschnittene Ansicht eines alternativen
Ausführungsbeispiels des Meßmechanismus des in Fig. 9 darge
stellten aktiven Tintennachfüllsystems.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet so
wohl ein Ausführungsbeispiel für ein aktives Tintennachfüll
system als auch ein Ausführungsbeispiel für ein passives
Tintennachfüllsystem. Während hinsichtlich Details der Rea
lisierung jedes Ausführungsbeispiels Unterschiede bestehen,
ist zu beachten, daß bei beiden Ausführungsbeispielen ein
Mechanismus vorhanden ist, der dazu dient, einen Tintenzu
führbehälter in einer wegwerfbaren Tintenstrahlpatrone aus
einer Tintenversorgung her nachzufüllen, die außerhalb des
Druckwagens des Tintenstrahldruckers liegt. Abweichend von
existierenden Nachfüllsystemen vom Typ mit Wartungsstation
erfolgt das Nachfüllen der wegwerfbaren Tintenstrahlpatrone
bei der Erfindung während des Betriebs des Tintenstrahldruc
kers, wenn der Druckwagen über ein Druckmedium läuft. Abwei
chend von existierenden Tintennachfüllsystemen für Tinten
strahldrucker, die keine wegwerfbare Tintenstrahlpatrone
verwenden, erfolgt das Nachfüllen des Tintenzuführbehälters
in der Tintenstrahlpatrone auf eine Weise, die die speziel
len hydrodynamischen Eigenschaften der Tintenstrahlpatrone
erhält.
Es wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen
gleiche Bezugszahlen in allen verschiedenen Darstellungen
gleiche Elemente bezeichnen. Gemäß Fig. 1 beinhaltet das be
vorzugte Ausführungsbeispiel eines kontinuierlichen Tinten
nachfüllsystems 110 für einen Tintenstrahldruck grob gespro
chen eine wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112, einen Tinten
vorratsbehälter 114, ein Verbindungsleitungssystem 116 und
eine Tintenfluß-Einstellkomponente 118.
Die wegwerfbare Tintenpatrone 112 beinhaltet grob gesprochen
einen Druckkopf 122 und einen Tintenzuführbehälter 124 als
Teil einer wegwerfbaren, in sich abgeschlossenen Einheit,
die eine Patronen-Oberseite 126, -Unterseite 128, -Vorder
seite 130, -Rückseite 132 und einander gegenüberstehende
Seitenwände 134 aufweist. Wie in Verbindung mit der Be
schreibung zu den Fig. 2 und 3 detaillierter beschrieben,
wird die wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112 dadurch in
einen Tintenstrahldrucker 102 eingesetzt, daß sie in einen
Druckwagen 104 eingesetzt wird, der sich quer in bezug auf
ein im allgemeinen horizontal ausgerichtetes Druckmedium
bewegt. Der Druckkopf 122 beinhaltet mehrere Kopfelemente
136, die elektrisch mit einer (nicht dargestellten) Steuer
einheit innerhalb des Tintenstrahldruckers 102 verbunden
sind. Der Tintenzuführbehälter 124 ist funktionsmäßig mit
einem Druckkopf 122 verbunden. Verfahren zum Verbinden des
Tintenzuführbehälters 124 mit dem Druckkopf 122 sind im
Stand der Technik wohlbekannt, z. B. aus den US-Patenten
4,500,895; 4,921,811 und 4,931,812.
Die wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112 ist eine HP-Tinten
strahlpatrone mit hohem Fassungsvermögen, die unter der Pro
duktnummer 51626A von Hewlett-Packard Company erhältlich
ist, oder eine entsprechende wegwerfbare Tintenstrahlpatro
ne, wozu die HP-Tintenstrahlpatrone geringen Fassungsvermö
gens mit Schaumstoffeinsatz gehört, wie die mit der Produkt
nummer 51608A. Bei einer Ausführungsform mit hohem Fassungs
vermögen kann der Tintenzuführbehälter 124 mindestens 40 ccm
Tinte speichern. Bei einer Ausführungsform mit geringem Fas
sungsvermögen speichert der Tintenzuführbehälter 124 unge
fähr 24 ccm Tinte. Bei beiden Ausführungsformen hat die Tin
tenstrahlpatrone 112 solche hydrodynamischen Eigenschaften,
daß zwischen dem Teil des Tintenzuführbehälters 124, der in
flüssigkeitsleitendem Kontakt mit dem Druckkopf 122 steht,
und der Atmosphäre Unterdruck aufrechterhalten wird, um ein
Auslecken oder Auströpfeln von Tinte aus den Druckkopföff
nungen der Kopfelemente 136 zu verhindern. Während hinsicht
lich dieser hydrodynamischen Unterdruckeigenschaften Schwan
kungen für verschiedene Arten von Tintenstrahlpatronen auf
treten können, ist es typisch, daß der genannte Unterdruck
mindestens ungefähr 0,635 cm (0,25 Zoll) Wasserhöhe ent
spricht. Es ist auch zu beachten, daß die hydrodynamischen
Unterdruckeigenschaften entweder dadurch aufrechterhalten
werden können, daß eine abgedichtete Patrone verwendet wird,
wie die HP-Patrone mit hohem Fassungsvermögen, oder daß ein
Schaumstoff- oder schaumstoffähnlicher Einsatz im Tintenzu
führbehälter 124 angeordnet ist, wie bei der HP-Patrone mit
geringem Fassungsvermögen.
Gemäß der Fig. 5 ist der Tintenvorratsbehälter 114 ein im
wesentlichen rechteckiger Kasten mit einer Vorratsbehälter-
Unterseite 138, -Oberseite 140, kleiner Endseite 142, großer
Endseite 144 und einander gegenüberstehenden Seitenflächen
146. Die Seitenflächen des Vorratsbehälters sind trapezför
mig, da die Vorratsbehälter-Unterseite 138 unter einem Win
kel vom großen Ende 144 zum schmalen Ende 142 hin hochsteht.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel steht die Unterseite
138 mit einem Winkel von 5 bis 15 Grad bezogen auf die
Horizontale an. Der Tintenvorratsbehälter 114 weist eine
charakteristische Länge von ungefähr 13 bis 18 cm (ungefähr
5-7 Zoll), eine charakteristische Breite von ungefähr 5 cm
bis 10 cm (ungefähr 2-4 Zoll), ein schmales Ende mit einer
charakteristischen Höhe von ungefähr 1,3 bis 6,4 cm (unge
fähr 0,5-2,5 Zoll), ein großes Ende mit einer charakteristi
schen Höhe von ungefähr 3,8 cm bis 8,9 cm (ungefähr 1,5-3,5
Zoll) auf. Er hat eine Struktur, die einen Raum mit einem
Volumen festlegt, das dazu ausreicht, einen Tintenbeutel 148
aufzunehmen. Die Abmessungen hängen dabei von der Größe des
Tintenbeutels 148 ab. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
besteht der Tintenvorratsbehälter 114 aus steifem, schwerem
Karton, der fest zur erwünschten Form verklebt ist.
Der Tintenbeutel 148 ist eine flexible, gefaltete Hülle, die
durch Kleber am Innenboden der Vorratsbehälter-Unterseite
138 angrenzend an das große Ende 144 befestigt ist. Beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Tintenbeutel 148
aus einem elastischen, biegsamen Polymer mit dem Aussehen
einer Metallfolie. Der Tintenbeutel 148 verfügt über ausrei
chende Größe, um ein vorgegebenes Tintenvolumen aufzunehmen,
das um ein Mehrfaches größer als das Tintenvolumen im Tin
tenzuführbehälter 124 ist. Beim bevorzugten Ausführungsbei
spiel sind die vorgegebenen Tintenvolumina solche, die ein
Mehrfaches des Volumens der im Tintenzuführbehälter 124
gelagerten Tinte ausmachen, und zwar bis zu ungefähr 400 bis
600 ccm Tinte bei 40 ccm Tinte im Tintenzuführbehälter 124.
Es ist ersichtlich, daß der Tintenbeutel 148 hauptsächlich
dazu verwendet wird, irgendein Verschütten von Tinte während
des Handhabens des Systems 110 durch einen Benutzer zu
verhindern, und daß der Tintenbeutel 148 nicht dazu erfor
derlich ist, die erforderliche Druckdifferenz für den Be
trieb des Systems zu erzeugen.
Es wird erneut auf Fig. 1 Bezug genommen, gemäß der das Ver
bindungsleitungssystem 116 ein Stück oder mehrere einer fle
xiblen Leitung 160 beinhaltet, die sich vom Tintenzuführbe
hälter 124 zum Tintenvorratsbehälter 114 erstreckt. Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die flexible
Leitung 160 über eine Öffnung 127 in der Patronenoberseite
126 eingeführt und sie erstreckt sich bis zu einem Punkt, an
dem das distale Ende 161 der flexiblen Leitung 160 ungefähr
am Boden der Patrone 124 liegt. Die flexible Leitung 160 ist
mit der Öffnung 127 verklebt, wodurch die Patrone 124 abge
dichtet ist und für eine Spannungsentlastung an der flexib
len Leitung 160 gesorgt ist.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel beinhaltet, wie in
Fig. 1 dargestellt, das Verbindungsleitungssystem 116 ein
verformbares, aber dennoch steifes Rohr 162, die flexible
Leitung 160 und eine Abdichtung 166. Das steife Rohr 162 ist
über die Patronenoberseite 126 neben der Patronenrückseite
132 und einer der einander gegenüberstehenden Seitenflächen
134 der Patrone in den Tintenzuführbehälter 124 eingesetzt
und es erstreckt sich in diesen hinein nach unten. Das
steife Rohr 162 ist mit einer luftdichten Abdichtung mit der
Patronenoberseite 126 verbunden und es sorgt für geeignete
Zugentlastung; es beinhaltet einen oberen Teil 164, der sich
über der Patronenoberseite 126 nach oben und im wesentlichen
horizontal erstreckt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die
Leitung 160 über die Dichtung 166 funktionsmäßig mit dem
oberen Teil 164 des steifen Rohrs 162 verbunden. Die Abdich
tung 166 ist ein hohler Zylinder mit geringfügig größerem
Durchmesser als ihn das Rohr 162 und die Leitung 160 aufwei
sen, wodurch er die Enden des Rohrs 162 und der Leitung 160
umschließt und überlappt, um eine dauerhafte luftdichte
Abdichtung zu bilden.
Die flexible Leitung 160 weist ein Vorratsbehälterende 172
auf. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel verfügt die Lei
tung 160 über einen Außendurchmesser von ungefähr 0,318 cm
(ungefähr 0,125 Zoll) und einen Innendurchmesser, der zu
Rohranschlußstücken von ungefähr 0,16 cm (1/16 Zoll) paßt.
Das Vorratsbehälterende 162 erstreckt sich über eine Öffnung
171 hinein in den Tintenbeutel 148 und es ist entlang der
Bodeninnenfläche nahe dem großen Vorratsbehälterende 144 am
Tintenbeutel 148 befestigt. Wie im Tintenzuführbehälter 124
ist das Vorratsbehälterende 172 im Tintenvorratsbehälter 114
mit einer geeigneten Zugentlastung versehen. Bei einem be
vorzugten Ausführungsbeispiel wird die Zugentlastung da
durch erstellt, daß ein Teil des Vorratsbehälterendes 172 um
den Umfang einer kleinen Scheibe 173 herumgeführt wird, die
einen größeren Durchmesser als die Öffnung 171 aufweist und
die innerhalb des Tintenvorratsbehälters 114 jedoch außer
halb des Tintenbeutels 148 z. B. am schmalen Ende 142 nahe
der Öffnung 171 liegt.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Tintenfluß-Ein
stellkomponente 118 ein Absperrhahn 174. Wie es für den
Fachmann erkennbar ist, kann der Absperrhahn 174 von einem
beliebigen Typ sein, der zwischen einer offenen und einer
geschlossenen Position verstellbar ist, so daß Tinte durch
das Leitungssystem 116 fließen kann, wenn der Absperrhahn
174 in seiner offenen Position steht, dagegen keine Tinte
fließen kann, wenn er sich in seiner geschlossenen Position
befindet, wie dies bei einem herkömmlichen Absperrhahn mit
Kugelventil mit Viertelumdrehung der Fall ist. Bei dem in
Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet der
Absperrhahn 174 eine Struktur, die einen Leitungskanal 176
festlegt, sowie ein Druckrad 178. Der Leitungskanal 176
beinhaltet einen schrägen Kanalboden 180 und einander gegen
überstehende Seitenwände 182. Der Kanalboden 180 steht unter
einem Winkel von einem ersten Ende 184 des Kanals 176 zum
entgegengesetzten zweiten Ende 186 hoch. Der Kanal 176 weist
am ersten Ende 184 ausreichende Breite und Tiefe auf, um die
Leitung 160 und zumindest die Hälfte des Druckrads 178
aufzunehmen. Am zweiten Ende 186 ist die Tiefe des Kanals
176 kleiner als am ersten Ende 184 und sie reicht zum Auf
nehmen des Druckrads 178 in solcher Weise aus, daß dieses
die Leitung 160 gegen den Kanalboden 180 quetscht, um zu
verhindern, daß Tinte durch die Leitung 160 fließt. Ein
Vorteil des Absperrhahns 174 gegenüber anderen Typen von
Absperrhahnen ist, daß dieser es nicht erfordert, daß die
Leitung 160 zerschnitten wird um den Absperrhahn anzubrin
gen.
In Fig. 4 ist ein wahlweises Rückschlagventil 190 zur Ver
wendung mit dem Tintenvorratsbehälter 114 dargestellt. Das
Rückschlagventil 190 ist für das Einführen in eine Leitung
mit einem Außendurchmesser von ungefähr 0,318 cm (ungefähr
0,125 Zoll) ausgebildet und es ist aus einer oberen Hälfte
192 und einer unteren Hälfte 194 hergestellt, zwischen denen
sich eine Kugel 196 in einer Innenkammer 198 frei bewegen
kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Kugel 196 einen
Durchmesser von ungefähr 0,318 cm (ungefähr 0,125 Zoll) und
sie besteht aus Polypropylen, so daß der Druck, der zum Be
tätigen des Rückschlagventils 190 erforderlich ist, sehr
klein ist. Beim normalen Betrieb schwimmt die Kugel 196 zum
Sitz in der oberen Hälfte 192 und wird durch die Tintenströ
mung auf eine Druckänderung hin nach unten gedrückt, wie sie
z. B. durch den Betrieb der Druckköpfe hervorgerufen wird.
Wenn dieser Tintenvorratsbehälter leer wird, dringt eine
Luftblase in die Leitung 116 ein, die Kugel 196 sinkt auf
den Sitz in der Bodenhälfte 194 und sie verhindert das
Eindringen von Luft in die Tintenstrahlpatrone 112. Das
Rückschlagventil 190 kann entweder innen im Tintenvorratsbe
hälter 114 oder außerhalb desselben angeordnet sein, jedoch
muß es vor dem Absperrhahn 174 liegen. Bei einem alternati
ven Ausführungsbeispiel dichtet der Sitz der Bodenhälfte 194
nicht ab und durch das Rückschlagventil wird keine Vorwärts
strömung der Tinte verhindert. Bei diesem Ausführungsbei
spiel muß der Tintenbeutel 148 selbst abgedichtet sein, um
einen Druckverlust innerhalb der Patrone 112 zu verhindern.
Im Betrieb wird die passive Ausführungsform des Tintennach
füllsystems 110 dadurch zum Ansaugen gebracht, daß die Tin
tenfluß-Einstellkomponente 118 in ihre offene Position ge
stellt wird und der Tintenbeutel 148 über eine externe
Quelle aufgefüllt wird. Danach wird alle Luft aus dem Lei
tungssystem 116 ausgespült. Danach wird die wegwerfbare
Tintenstrahlpatrone 112 vertikal auf ein Niveau angehoben,
das zumindest ungefähr fünf bis acht Zentimeter (ungefähr
zwei bis drei Zoll) über dem Niveau der Tinte im Tintenbeu
tel 148 liegt, um es zu ermöglichen, daß sich in der weg
werfbaren Tintenstrahlpatrone ein Unterdruck aufbaut, um das
Auslecken von Tinte zu verhindern. Die Flußeinstellkomponen
te 118 wird dann in ihre geschlossene Position gestellt.
Dadurch, daß das kontinuierliche Tintennachfüllsystem 110
zum Ansaugen gebracht wird, wird das Vorhandensein uner
wünschter Luft in ihm minimiert und es erfolgt eine Abdich
tung gegen Verunreinigung. Ein Benutzer erhält das konti
nuierliche Tintennachfüllsystem 110 fertig vorbereitet für
die Installation in einem Tintenstrahldrucker 102.
Gemäß den Fig. 2 und 3 beinhaltet ein Tintenstrahldrucker
102 einen Druckwagen 104 mit mehreren Patronenhaltern 105,
einen Halter 107 für einen Vorratsbehälter, ein Tintenlei
tungsgehäuse 108 und eine Druckplatte 109. Eine wegwerfbare
Tintenstrahlpatrone 112 ist in einem Patronenhalter 105
angebracht und zu anderen ähnlichen wegwerfbaren Tinten
strahlpatronen 112 so ausgerichtet, daß jeder Druckkopf 122
über einer Druckwalze 109 benachbart zu dieser positioniert
ist und mit allen anderen Druckköpfen 122 ausgerichtet ist.
Der Tintenvorratsbehälter 114 für die wegwerfbare Tinten
strahlpatrone 112 ist in einer entsprechenden Kammer im
Halter 107 für den Vorratsbehälter angeordnet. Das Leitungs
system 116 erstreckt sich zwischen dem Tintenzuführbehälter
124 der wegwerfbaren Tintenstrahlpatrone 112 und dem Tinten
vorratsbehälter 114 über das Tintenleitungsgehäuse 108. Der
Drucktisch oder die Druckwalze 109 hält ein (nicht darge
stelltes) Papier oder ein anderes Druckmedium, auf das ein
vorgegebenes Muster gesteuert durch eine (ebenfalls nicht
dargestellte) Steuereinheit aufzudrucken ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Halter 107 für den
Vorratsbehälter so positioniert, daß der Boden des Tinten
vorratsbehälters 114 ungefähr 5 bis 7,6 cm (ungefähr 2 bis 3
Zoll) unter dem Boden des Tintenzuführbehälters 124 in der
wegwerfbaren Tintenstrahlpatrone 112 liegt. Dies hält auf
wirksame Weise denselben Unterdruck aufrecht, den das System
110 beim ursprünglichen Laden hatte. Bei einem alternativen
Ausführungsbeispiel, bei dem Kapillarwirkung dazu verwendet
wird, die Druckdifferenz zwischen dem Tintenvorratsbehälter
114 und dem Tintenzuführbehälter 124 zu schaffen, würde der
Halter für den Vorratsbehälter so positioniert werden, daß
der Boden des Tintenvorratsbehälters 114 im wesentlichen auf
demselben Niveau wie der Boden des Tintenzuführbehälters 124
in der wegwerfbaren Tintenstrahlpatrone 112 liegt. Dies
erfolgt, da die Druckdifferenz aus der Kapillarwirkung keine
Tinte entgegen irgendeiner wesentlichen Druckdifferenz
herausziehen kann, die durch eine Heberwirkung zwischen dem
Tintenvorratsbehälter 114 und dem Tintenzuführbehälter 124
erzeugt wird. Bei beiden Ausführungsbeispielen wird jedoch
eine Unterdruckdifferenz verwendet, um Tinte ohne jede
mechanische Unterstützung in Form von Pumpen usw. vom Tin
tenvorratsbehälter 114 zum Tintenzuführbehälter 124 zu
fördern.
Um die Strömung von Tinte vom Tintenvorratsbehälter 114
durch das Leitungssystem 116 zum Tintenzuführbehälter 124 zu
starten, stellt der Benutzer die Tintenfluß-Einstellkompo
nente 118 in ihre offene Position. Dann fließt Tinte auf
grund der Druckdifferenz zwischen dem Tintenzuführbehälter
124 und dem Tintenvorratsbehälter 114 vom letzteren zum
ersteren. Dabei wird im Leitungssystem 116 Unterdruck durch
den ursprünglich vorgenommenen Ansaugprozeß errichtet. Beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel verläßt die Tinte das konti
nuierliche Tintennachfüllsystem 110 über die Druckkopfele
mente 136, wenn sie auf im Stand der Technik wohlbekannte
Weise aktiviert werden. Die in sich abgeschlossene, flüssig
keitsdichte, gasdichte Struktur des Tintennachfüllsystems
110 hält das kontinuierliche Ersetzen von Tinte aufrecht,
solange sich die Tintenfluß-Einstellkomponente 118 in ihrer
offenen Stellung befindet. Der abgewinkelte Vorratsbehälter
boden 138 des Tintenvorratsbehälters 114 nutzt die Schwer
kraft, um die Tinte in Kontakt mit dem Vorratsbehälterende
172 der Leitung 160 zu halten, wenn sich der Tintenbeutel
148 leert.
Das Fehlen beweglicher mechanischer Komponenten wie einer
Pumpe oder mechanischer Ventile macht das erfindungsgemäße
kontinuierliche Tintennachfüllsystem weniger anfällig für
mechanisches Versagen. Die in sich abgeschlossene Struktur
gemäß der Erfindung erleichtert es, das kontinuierliche Tin
tennachfüllsystem 110 zu verwenden und zu installieren, und
sie minimiert die Möglichkeit von Verschmutzungen durch Tin
te oder einer Verunreinigung der Tinte selbst. Das konti
nuierliche Tintennachfüllsystem 110 sorgt für einen konstan
ten und zuverlässigen Tintenfluß zum Druckkopf 122, so daß
sich die Nutzungslebensdauer herkömmlicher wegwerfbarer Tin
tenstrahlpatronen 112 über den zunächst vorgesehenen Ablauf
hinaus verlängert.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit aktiver
Funktion wird Tinte von einem externen Tintenvorratsbehälter
114 durch eine mechanische Pumpe oder dergleichen statt
durch eine negative Druckdifferenz zur Tintenstrahlpatrone
112 übertragen. Es werden zwei verschiedene Realisierungen
des aktiven Tintennachfüllsystems 110 beschrieben. Beide
Realisierungen verwenden einen Schaumstoffkörper, um den
hydrodynamischen Unterdruckzustand der Tintenstrahlpatrone
112 aufrechtzuerhalten; jedoch liegt der Schaumstoffkörper
bei der ersten Realisierung außerhalb der Tintenstrahlpa
trone 112, während er bei der zweiten innerhalb derselben
liegt.
Gemäß Fig. 6 weist die erste Realisierung eines Ausführungs
beispiels eines aktiven, automatischen, bedarfsorientierten
Tintennachfüllsystems 110 für wegwerfbare Tintenstrahlpa
tronen, das an einem Tintenstrahldrucker verwendet wird,
grob gesagt eine wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112 mit hy
drodynamischer Unterdruckeigenschaft, einen Puffervorratsbe
hälter 113, einen externen Tintenvorratsbehälter 114, einen
Pumpmechanismus 115, eine Verbindungsleitungsanordnung 116,
einen Tintenniveausensor 117, eine Tintenströmung-Einstell
komponente 118 und eine Tintenniveaumeß- und Regeleinrich
tung 119 auf.
Wie beim Ausführungsbeispiel mit passiver Funktion beinhal
tet die wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112 grob gesagt ei
nen Druckkopf 122 und einen Tintenzuführbehälter 124 als
Teil einer wegwerfbaren, in sich abgeschlossenen Einheit mit
einer Patronenoberseite 126, einer Unterseite 128, einer
Vorderseite 130, einer Rückseite 132 und einander gegenüber
stehenden Seiten 134. Bei dieser Realisierung des Ausfüh
rungsbeispiels eines aktiven Tintennachfüllsystems 110 ist
die wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112 eine HP-Druckpatrone
mit hohem Fassungsvermögen, wie von Hewlett-Packard Company
erhältlich, oder es ist eine entsprechende wegwerfbare Tin
tenstrahlpatrone mit einem Tintenzuführbehälter, der min
destens 40 ccm Tinte als erste Menge auf nehmen kann. Die
wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112 wird auf ähnliche Weise
wie es im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3
vorstehend beschrieben wurde, in einen Tintenstrahldrucker
eingesetzt.
Der Puffervorratsbehälter 113 ist eine Flüssigkeitsdruck-
Puffervorrichtung, die außerhalb der wegwerfbaren Tinten
strahlpatrone 112 als in sich abgeschlossene Einheit ange
bracht ist, die grob gesagt einen Tintenzuführbehälter 200
aufweist, mit einer Oberseite 201, einer Unterseite 202,
einander gegenüberstehenden Seiten 203, einer Vorderseite
204 und einer Rückseite 205, mit einer kleinen Öffnung 206,
durch die die zweite Tintenmenge in eine flexible Leitung
210 gezogen werden kann, um die erste Tintenmenge in der
Tintenstrahlpatrone 112 nachzufüllen. Der Tintenzuführbehäl
ter 200 hat ein Volumen, das dafür ausreicht, daß er eine
bestimmte Menge eines Schaumstoffs 207 mit Kapillaren mit
bekannten hydrodynamischen Eigenschaften und eine zweite
Menge Tinte aufnehmen kann. Durch die Wirkung, die durch den
Schaumstoff 207 mit Kapillaren ausgeübt wird, wird eine
kleine Druckdifferenz innerhalb des Tintenzuführbehälters
200 errichtet, die dazu ausreicht, daß der Unterdruck in der
wegwerfbaren Tintenstrahlpatrone 112 während des Nachfüll
vorgangs aufrechterhalten wird.
Der externe Tintenvorratsbehälter 114 ist außerhalb des
Druckwagens angeordnet, auf dem die wegwerfbare Tinten
strahlpatrone 112 und der Puffervorratsbehälter 113 ange
bracht sind, und er beinhaltet grob gesagt den Tintenzuführ
behälter 220 als in sich abgeschlossene Einheit oder als
abdichtbare Einheit mit Komponententeilen oder als um
schließbare Einheit mit einem Boden 222, einer Oberseite
224, einander gegenüberstehenden Seiten 226, einer Vorder
seite 228 und einer Rückseite 230, und er enthält eine klei
ne Öffnung 232, durch die eine dritte Tintenmenge in die
flexible Leitung 212 gezogen werden kann, um die zweite Tin
tenmenge im Puffervorratsbehälter 113 nachzufüllen. Der ex
terne Tintenvorratsbehälter 114 beinhaltet eine größere Öff
nung 149 zum Nachfüllen der dritten Tintenmenge von Hand und
er kann eine Belüftungsöffnung 147 zur Atmosphäre aufweisen.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Tintenvor
ratsbehälter 114 einen Tintenzuführbehälter 148 aus einem
gefalteten, elastischen und reißfesten Kunststoffbeutel, der
einfallen kann und der ein ausreichendes Volumen zum Aufneh
men der dritten Tintenmenge hat, auf. Beim bevorzugten Aus
führungsbeispiel ist weder die große Öffnung 149 zum Nach
füllen der dritten Tintenmenge noch die Belüftungsöffnung
147 zur Atmosphäre erforderlich. Bei einem anderen Ausfüh
rungsbeispiel weist der externe Tintenbehälter 114 eine har
te Schale aus Glas, Kunststoff oder einem anderen geeigneten
formbaren Material zum Aufnehmen der zweiten Tintenmenge
auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die große Öffnung
149 zum Nachfüllen der dritten Tintenmenge und die Belüf
tungsöffnung 147 zur Atmosphäre erforderlich.
Die Pumpe 115 ist irgendein Volumenverdrängungsmechanismus
von typischer Aufbauart und Herstellung, der eine Einrich
tung bildet, die dazu ausreicht und so betrieben werden
kann, daß Tinte durch die Verbindungsleitungsanordnung 116
vom externen Tintenvorratsbehälter 114 zum Puffervorratsbe
hälter 113 gefördert wird.
Die Verbindungsleitungsanordnung 116 weist drei oder mehr
Leitungsstücke 210, 211 und 212 auf, die sich von der weg
werfbaren Tintenstrahlpatrone 112 zum Puffervorratsbehälter
113, zur Pumpe 115 bzw. zum externen Tintenvorratsbehälter
114 erstrecken. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die flexiblen Leitungen 210, 211 und 212 sehr nachgiebig,
mit einem Außendurchmeser von ungefähr 0,3175 cm (0,125
Zoll) und einem Innendruchmesser, der mit Rohranschlußstüc
ken von 1/16 Zoll (0,1588 cm) gemäß dem NPT-Standard ver
träglich ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können
einige oder alle der Leitungen 210, 211 und 212 steif sein.
Der Tintenniveausensor 117 beinhaltet grob gesagt einen Sen
sorkopf, der funktionsmäßig innerhalb des Tintenzuführbehäl
ters 200 des Puffervorratsbehälters 113 angeordnet ist und
sich in einen oberen Hohlraum 208 erstreckt, mit einer funk
tionsmäßigen Verbindung zum Übertragen eines Signals an die
Tintenniveaumeß- und Regeleinrichtung 119. Beim bevorzugten
Ausführungsbeispiel umfaßt der Sensorkopf 117 ein Paar
Durchgangselektroden, die an einer der Seiten 203, 204 oder
205 des Puffervorratsbehälters 113 angebracht sind. Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel weist der Sensorkopf 117
ein Paar Durchgangselektroden auf, die an einer der Seiten
130, 132 oder 134 der Tintenstrahlpatrone 112 angebracht
sind. Während beim Sensorkopf 117 ein Paar Durchgangselek
troden als Sensor verwendet wird, ist zu beachten, daß viele
verschiedene Arten von Sensorköpfen zum Erfassen des Vorlie
gens oder Fehlens von Tinte verwendet werden können.
Wie es der Fachmann erkennt, verwendet die Tintenniveaumeß-
und Regeleinrichtung 119 grob gesagt eine Einrichtung, die
dazu ausreicht und so betrieben werden kann, daß der aktuel
le Zustand des Tintenniveausensors 117 dauernd überwacht
werden kann, um zu erkennen, wann eine Zustandsänderung als
direktes Ergebnis des Vorliegens oder Fehlens von Tinte im
Tintenzuführbehälter 200 oder im Tintenzuführbehälter 124 an
der Sensorposition auftritt. Beim bevorzugten Ausführungs
beispiel besteht ein Zustand mit elektrischem Durchgang oder
relativ geringem Widerstand für die Durchgangselektroden
117′ und 117′′, wenn Tinte an der Sensorposition vorhanden
ist. Umgekehrt besteht der Zustand elektrischer Unterbre
chung oder relativ hohen Widerstands hinsichtlich der Durch
gangselektroden 117′ und 117′′, wenn Tinte an der Sensorpo
sition fehlt.
Die Tintenniveaumeß- und Regeleinrichtung 117 verwendet eine
Einrichtung, die dazu ausreicht und so betrieben werden
kann, daß sie Maßnahmen abhängig vom aktuellen Zustand des
Tintenpegelsensors 117 auslöst. Bei der bevorzugten Ausfüh
rungsform dieses zweiten Ausführungsbeispiels aktiviert die
Tintenniveaumeß- und Regeleinrichtung 119 die Pumpe 115,
wenn der Zustand elektrischer Unterbrechung oder hohen Wi
derstands erkannt wird, was anzeigt, daß Tinte an der Sen
sorposition fehlt. Umgekehrt deaktiviert die Tintenniveau
meß- und Regeleinrichtung 119 die Pumpe 115, wenn der Zu
stand elektrischen Durchgangs oder geringen Widerstands er
kannt wird, was anzeigt, daß Tinte an der Sensorposition
vorhanden ist.
Im Betrieb wird dann, wenn das Niveau der Tinte im Tintenzu
führbehälter 200 oder im Tintenzuführbehälter 124 unter die
Sensorposition der Durchgangselektroden 117′ und 117′′
fällt, der elektrische Durchgang durch das Fehlen von Tinte
unterbrochen. Diese Zustandsänderung wird von der Tinten
niveaumeß- und Regelvorrichtung 119 erkannt, die die Pumpe
115 aktiviert, um die Strömung von Tinte zu starten. Tinte
wird dann von der zweiten Tintenmenge im externen Tintenvor
ratsbehälter 114 her zugeführt, um die erste Tintenmenge im
Tintenzuführbehälter 200 oder im Tintenzuführbehälter 124
nachzufüllen. Umgekehrt wird, wenn das Niveau der Tinte im
Tintenzuführbehälter 200 oder im Tintenzuführbehälter 124
aufgrund der Wirkung der Pumpe 115 auf die Sensorposition
der Durchgangselektroden 117′ und 117′′ steigt, der elektri
sche Durchgang durch das Vorliegen von Tinte wieder errich
tet. Diese Zustandsänderung wird von der Tintenniveaumeß-
und Regeleinrichtung 119 erkannt, die die Pumpe 115 deakti
viert und die Strömung von Tinte stoppt.
Es wird weiterhin auf Fig. 6 Bezug genommen, gemäß der die
Verbindungsleitungsanordnung 116 beim bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiel ein formbares aber dennoch stabiles Rohr 162,
eine flexible Leitung 210 und eine Dichtung 166 für den
Anschluß an die wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112 auf
weist. Das stabile Rohr 162 ist durch die Patronenoberseite
126 dicht bei der Patronenrückseite 132 und einer der einan
der gegenüberstehenden Patronenseiten 134 in den Tintenzu
führbhälter 124 eingeführt und erstreckt sich in diesem nach
unten. Das stabile Rohr 162 ist an einer Öffnung 127 über
eine luftdichte Dichtung, die eine geeignete Spannungsentla
stung aufweist, mit der Patronenoberseite 126 verbunden. Zum
stabilen Rohr 126 gehört ein oberer Teil 164, der sich nach
oben und im wesentlichen horizontal über die Patronenober
seite 126 erstreckt. Das proximale Ende 210′ der flexiblen
Leitung 210 ist funktionsmäßig über eine Dichtung 126 mit
dem oberen Teil 164 des stabilen Rohrs 162 verbunden. Die
Dichtung 166 ist eine Verbindungseinrichtung mit geringfügig
größerem Durchmesser als ihn das stabile Rohr 162 und die
flexible Leitung 210 aufweist, und sie umschließt und über
lappt den oberen Teil 164 des stabilen Rohrs 162 und das
proximale Ende 210′ der flexiblen Leitung 210, um eine nicht
dauerhafte, jedoch luftdichte Dichtung zu bilden. Bei einem
anderen Ausführungsbeispiel ist das proximale Ende 210′ der
flexiblen Leitung 210 unmittelbar durch die Öffnung 127 in
der Patronenoberseite 126 geführt und es erstreckt sich nach
unten in den Tintenzuführbehälter 124 bis zu einem Punkt, wo
das proximale Ende 210′ ungefähr am Boden des Tintenzuführ
behälters 124 liegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die
flexible Leitung 210 mit der Öffnung 127 verklebt, wodurch
die wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112 abgedichtet wird und
für geeignete Spannungsentlastung gesorgt wird.
Die flexible Leitung 210 weist ein distales Ende 210′′ auf.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das di
stale Ende 210′ durch die Öffnung 206 in der Oberseite 201
angrenzend an die Vorderseite 204 und eine der gegenüberste
henden Seiten 203 in den Puffervorratsbehälter 113 hinein
und in diesem nach unten und es ist entlang der unteren Bo
denfläche am Puffervorratsbehälter 113 befestigt. Die fle
xible Leitung 210 ist mit der Öffnung 206 verklebt, um da
durch den Puffervorratsbehälter 213 abzudichten und um für
geeignete Spannungsentlastung zu sorgen. Bei einem anderen
Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, ist
das stabile Rohr 162′ durch die Oberseite 201 angrenzend an
die Vorderseite 204 und eine der einander gegenüberstehenden
Seiten 203 in den Puffervorratsbehälter 113 eingeführt und
erstreckt sich in diesem nach unten. Das stabile Rohr 162′
ist an einer Öffnung 206 über eine luftdichte Dichtung mit
geeigneter Spannungsentlastung mit der Oberseite 201 verbun
den. Das distale Ende 210′′ ist über eine Dichtung 209 funk
tionsmäßig mit dem stabilen Rohr 162′ verbunden. Die Dich
tung 209 ist eine Verbindungseinrichtung, die eine nicht
dauerhafte luftdichte Dichtung bildet.
Es wird erneut auf Fig. 6 Bezug genommen, gemäß der die fle
xible Leitung 211 ein proximales Ende 211′ aufweist. Beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich das proximale
Ende 211′ durch eine Öffnung 230 in der Oberseite 201, an
grenzend an die Rückseite 205 und eine der einander gegen
überstehenden Seiten 203 in den Puffervorratsbehälter 113
hinein und sie erstreckt sich nur insoweit in einen Hohl
raum 208 hinein, wie dies dazu erforderlich ist, daß Tinte
frei in den Hohlraum 208 strömen kann. Die flexible Leitung
211 ist mit der Öffnung 230 verklebt, um dadurch den Puffer
vorratsbehälter 113 abzudichten und für geeignete Spannungs
entlastung zu sorgen.
Die flexible Leitung 211 weist ein distales Ende 211′′ auf.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel stellt das distale Ende
211′′ am Auslaßstutzen 115′′ eine Funktionsverbindung zur
Pumpe 115 her. Auf ähnliche Weise weist die flexible Leitung
212 ein proximales Ende 212′ auf, das an einem Einlaßstutzen
115′ funktionsmäßig mit der Pumpe 115 verbunden ist. Bei ei
nem anderen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 8 dargestellt
ist, bilden die flexible Leitung 211 und die flexible Lei
tung 212 eine einzelne Einheit einer flexiblen Leitung
211′′′ und Tinte wird mittels einer Schlauchpumpe 115′′′
transportiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel treibt die
Schlauchpumpe 115′′′, wie es für den Fachmann erkennbar ist,
Tinte durch abwechselndes Zusammendrücken und Ausdehnen der
elastischen Rohrwände durch die flexible Leitung 211′′′, ei
ne Wirkung bei solchen Pumpen, wie sie in der Literatur gut
beschrieben ist.
Es wird erneut auf Fig. 6 Bezug genommen, gemäß der die fle
xible Leitung 212 ein distales Ende 172 aufweist. Beim be
vorzugten Ausführungsbeispiel ist das distale Ende 172 der
flexiblen Leitung 212 durch eine Öffnung 173 in den Tinten
zuführbehälter 148 eingeführt und es erstreckt sich bis zu
einem Punkt, an dem es unmittelbar am Boden des Tintenzu
führbehälters 148 liegt. Die flexible Leitung 212 ist mit
der Öffnung 173 verklebt oder auf andere Weise dauerhaft
verbunden, wodurch für geeignete Spannungsentlastung gesorgt
ist.
Die Durchgangselektroden 117′ und 117′′ gehen durch eine
Öffnung 231 bzw. eine Öffnung 232 an der Rückseite 205 des
Puffervorratsbehälters 113 und sie erstrecken sich in den
Hohlraum 208. Sie sind so angeordnet, daß zwischen dem Elek
trodenpaar ein Spalt besteht, der als elektrischer Sollzu
stand für elektrische Unterbrechung sorgt und der so ange
ordnet ist, daß Störungen durch den Tintenfluß während des
Nachfüllbetriebs verhindert sind. Offensichtlich sind die
Positionen der Öffnungen 231 und 232 an der Rückseite 205
des Puffervorratsbehälters 113 lediglich einer einfachen
Konstruktion halber dort angebracht und es handelt sich um
keine Maßnahme, die für den Betrieb der Durchgangselektroden
maßgeblich ist.
Das automatische, bedarfsorientierte Tintenzuführ- und Nach
füllsystem wird zunächst durch das proximale Ende 210′ der
flexiblen Leitung 210 im oberen Teil 124 des stabilen Rohrs
162 mit der wegwerfbaren Tintenstrahlpatrone 112 verbunden
und es wird nicht dauerhaft jedoch funktionsmäßig durch die
Dichtung 166 mit einer luftdichten Verbindung angeschlossen.
Dann wird an die Tintenniveaumeß- und Regeleinrichtung 119
Spannung angelegt, um die Wirkung des automatischen, be
darfsorientierten Tintenzuführ- und Nachfüllsystems 110 aus
zulösen.
Es ist ersichtlich, daß dann, wenn die Tintenniveaumeß- und
Regeleinrichtung 119 mit Spannung versorgt wird, diese den
aktuellen Zustand des Tinteniveausensors 117 mit den Durch
gangselektroden 117′ und 117′′ dauernd überwacht und er
kennt, wenn eine elektrische Zustandsänderung als Ergebnis
des Vorliegens oder Fehlens von Tinte im Tintenzuführbehäl
ter 200 oder im Puffervorratsbehälter 113 an der Sensorposi
tion auftritt. Anders gesagt, ist der sich ergebende Zustand
der Durchgangselektroden 117′ und 117′′ derjenige einer
elektrischen Unterbrechung, wenn Tinte anfangs an der Sen
sorposition fehlt, da noch kein Vorpumpen für den Puffervor
ratsbehälter 113 erfolgte.
Beim Anfangsbetrieb des bevorzugten Ausführungsbeispiels
wird das automatische, bedarfsorientierte Tintenzuführ- und
Nachfüllsystem dann vorgepumpt, wenn sich als Ergebnis des
Fehlens von Tinte innerhalb des Puffervorratsbehälters 113
ein Zustand elektrischer Unterbrechung ergibt, der von der
Tintenniveaumeß- und Regeleinrichtung erkannt wird, worauf
hin die Pumpe 115 aktiviert wird, um die zweite Tintenmenge
zu liefern. Innerhalb des Tintenzuführ- und Nachfüllsystems
111 wird durch die Volumenverdrängungswirkung der Pumpe 115
eine aktive Druckdifferenz erzeugt, wobei die Pumpe Tinte
gemäß der dritten Tintenmenge dem externen Tintenvorratsbe
hälter 114 frei entnimmt und diese entlang der Kanäle der
Verbindungsleitungsanordnung 116 zum Puffervorratsbehälter
113 transportiert, wo sie durch die Öffnung 230 in der Ober
seite 201 in den Tintenzuführbehälter 200 strömt, was be
wirkt, daß der Puffervorratsbehälter 113 mit der zweiten
Tintenmenge aufgefüllt wird. Wenn das Niveau der Tinte im
Tintenzuführbehälter 200 des Puffervorratsbehälters 113 auf
grund der Wirkung der Pumpe 115 bis auf die Sensorposition
der Durchgangselektroden 117′ und 117′′ ansteigt, tritt der
Zustand elektrischen Durchgangs zwischen den Durchgangselek
troden 117′ und 117′′ auf und dieser wird durch die Tinten
niveaumeß- und Regeleinrichtung 119 erkannt, die die Pumpe
115 deaktiviert und den Tintenfluß stoppt. Tintenzuführung
liegt nun vor, das System ist vorgepumpt und es ist nun für
den automatischen, bedarfsorientierten Nachfüllbetrieb be
reit.
Bei kontinuierlichem Betrieb des bevorzugten Ausführungsbei
spiels tritt Tinte über den Druckkopf 122 aus der wegwerfba
ren Tintenstrahlpatrone 112 aus, wenn Druckelemente 136 auf
im Stand der Technik wohlbekannte Art aktiviert werden. Die
Strahlwirkung des Druckkopfs 122 während des Druckvorgangs
verbraucht eine bestimmte Menge der ersten Tintenmenge im
Tintenzuführbehälter 124, was das Volumen der dort enthalte
nen Tinte verringert und durch den dann hervorgerufenen Un
terdruck dafür sorgt, daß Tinte frei aus der zweiten Tinten
menge im Puffervorratsbehälter 113 über die flexible Leitung
210 entnommen wird, um die erste Tintenmenge kontinuierlich
gestützt auf die zweite Tintenmenge nachzufüllen.
Zu einem bestimmten Punkt ist ein bestimmter Teil der zwei
ten Tintenmenge im Puffervorratsbehälter 113 mit solchem
Ausmaß verbraucht, daß das Niveau der Tinte im Puffervor
ratsbehälter 113 unter die Sensorposition der Durchgangs
elektroden 117′ und 117′′ fällt. Der elektrische Durchgang
zwischen den Durchgangselektroden 117′ und 117′′ wird unter
brochen und diese Zustandsänderung wird von der Tintenni
veaumeß- und Regeleinrichtung 119 erkannt, die die Pumpe 115
zum Zuführen von Tinte aktiviert. Wie zuvor wird, wenn das
Niveau der Tinte im Tintenzuführbehälter 200 aufgrund der
Wirkung der Pumpe 115 bis auf die Sensorposition der Durch
gangselektroden 117′ und 117′′ steigt, der Zustand elektri
schen Durchgangs zwischen dem Elektrodenpaar wieder errich
tet und dies wird durch die Tintenniveaumeß- und Regelein
richtung 119 erkannt, die die Pumpe 115 deaktiviert und den
Tintenfluß stoppt.
Es wird nun auf Fig. 9 Bezug genommen, gemäß der eine zweite
Realisierung des aktiven, bedarfsorientierten Ausführungs
beispiels eines Tintennachfüllsystems 110 für wegwerfbare
Tintenstrahlpatronen zur Verwendung mit einem Tintenstrahl
drucker grob gesprochen eine wegwerfbare Tintenstrahlpatrone
112 vom Typ mit Schaumstoff mit Kapillarwirkung, die zur
Atmosphäre hin belüftet ist, einen externen Tintenvorratsbe
hälter 114, eine Pumpe 115, eine Verbindungsleitungsanord
nung 116, einen Tintenniveausensor 117, einen Tintenflußreg
ler 118 und eine Tintenniveaumeß- und Steuereinrichtung 119
aufweist.
Die wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112 beinhaltet grob ge
sprochen einen Druckkopf 122 und einen Tintenzuführbehälter
124 als Teil einer wegwerfbaren, in sich abgeschlossenen
Einheit mit einer Patronenoberseite 126, einer Unterseite
128, einer Vorderseite 130, einer Rückseite 132 und einander
gegenüberstehenden Seiten 134. Der Tintenzuführbehälter 124
verfügt über ein Volumen, das dazu ausreicht, eine bestimmte
Menge eines Schaumstoffs 123 mit Kapillaren und mit bekann
ten hydrodynamischen Eigenschaften sowie eine erste Tinten
menge aufzunehmen. Durch die Wirkung, wie sie durch den
Schaumstoff 123 mit Kapillaren ausgeübt wird, entsteht in
nerhalb des Tintenzuführbehälters 124 zwischen der ersten
Tintenmenge, die dem Druckkopf 122 direkt zur Verfügung
steht und der Atmosphäre eine kleine Druckdifferenz, die da
zu ausreicht, zu verhindern, daß Tinte durch die Kopföffnun
gen ausrinnt. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die
wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 122 eine HP-Tintenstrahlpa
trone geringen Fassungsvermögens, wie von Hewlett-Packard-
Company erhältlich, oder es ist eine entsprechende wegwerf
bare Tintenstrahlpatrone mit einem Tintenzuführbehälter, der
mindestens 24 ccm einer ersten Tintenmenge aufnehmen kann.
Die wegwerfbare Tintenstrahlpatrone 112 wird auf ähnliche
Weise wie es im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 2
und 3 beschrieben wurde, in einen Tintenstrahldrucker einge
setzt.
Der externe Tintenvorratsbehälter 114 ist auf ähnliche Weise
im einzelnen der ersten bevorzugten Realisierung, sowohl
beim bevorzugten Ausführungsbeispiel als auch bei anderen
Ausführungsbeispielen, ähnlich, wie in Fig. 6 dargestellt
und weiter oben beschrieben.
Die Pumpe 115 ist auf ähnliche Weise im einzelnen der
ersten bevorzugten Realisierung, sowohl beim bevorzugten
Ausführungsbeispiel als auch bei anderen Ausführungsbeispie
len, ähnlich, wie in Fig. 6 dargestellt und weiter oben
beschrieben.
Die Verbindungsleitungsanordnung 116 ist auf ähnliche Weise
im einzelnen der ersten bevorzugten Realisierung, sowohl
beim bevorzugten Ausführungsbeispiel als auch bei anderen
Ausführungsbeispielen, ähnlich, wie in Fig. 6 dargestellt
und weiter oben beschrieben.
Der Tintenniveausensor 117 ist auf ähnliche Weise im einzel
nen der ersten bevorzugten Realisierung, sowohl beim bevor
zugten Ausführungsbeispiel als auch bei anderen Ausführungs
beispielen, ähnlich, mit der Ausnahme, daß dieser Tintenni
veausensor 117 im Tintenvorratsbehälter 124 der wegwerfbaren
Tintenstrahlpatrone 112 angeordnet ist, wie in Fig. 9 darge
stellt und hier beschrieben.
Die Tintenniveaumeß- und Regeleinrichtung 119 ist auf ähnli
che Weise im einzelnen der ersten bevorzugten Realisierung,
sowohl beim bevorzugten Ausführungsbeispiel als auch bei
anderen Ausführungsbeispielen, ähnlich, wie in Fig. 6 darge
stellt und weiter oben beschrieben.
Gemäß Fig. 9 ist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel das
proximale Ende 162′ der flexiblen Leitung 162 direkt durch
die Öffnung 127 in der Patronenoberseite 126 hindurchge
führt und sie erstreckt sich nur so weit in den Tintenzu
führbehälter 124 hinein, wie dies dazu erforderlich ist, daß
Tinte frei in den Hohlraum 124′ strömen kann, um die Druck
differenz aufrechtzuerhalten, wie sie durch die Wirkung des
Schaumstoffs 123 mit Kapillaren erzeugt wird. Die flexible
Leitung 162 ist auf eine Weise, die dazu geeignet ist, für
geeignete Spannungsentlastung zu sorgen, an der wegwerfbaren
Tintenstrahlpatrone 112 befestigt.
Es wird nun auf Fig. 10 Bezug genommen, gemäß der die Sen
soranschlußeinrichtung 240 bei einem anderen Ausführungsbei
spiel der bevorzugten zweiten Realisierung ein Rohr 241 aus
rostfreiem Stahl aufweist, das ein erstes Element eines
Paars Durchgangselektroden bildet und über dem ein Isolier
mantel 242 aus einem elektrisch isolierenden Material liegt,
über dem ein Rohr 243 aus rostfreiem Stahl liegt, das ein
zweites Element des Paars Durchgangselektroden bildet und an
dem ein Flansch 244 ausgebildet ist. Die Sensoranschlußein
richtung 240 beinhaltet einen oberen Teil 245, der sich nach
oben und im wesentlichen über die Patronenoberseite 126 er
streckt. Die Rohre 241 und 243 sind elektrisch voneinander
isoliert und funktionsmäßig mit elektrischen Leitern 246
verbunden. Das Rohr 241 steht nur am distalen Ende der Sen
soranschlußeinrichtung 240 an einem Punkt unter dem distalen
Ende des Rohrs 243 über. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist
die Sensoranschlußeinrichtung 240 durch eine Öffnung 127 in
der Patronenoberseite 126 in die wegwerfbare Tintenstrahlpa
trone 112 eingeführt und sie erstreckt sich in den Tintenzu
führbehälter 124 hinein so weit nach unten, daß sie ober
flächlich in den Schaumstoff 128 mit Kapillaren mit einer
Tiefe eindringt, die durch den Flansch 244 begrenzt ist. Die
Rohre 241 und 243 liegen so innerhalb des Tintenzuführbehäl
ters 124 an einer Sensorposition direkt unter der Oberfläche
des Schaumstoffs 128 mit Kapillaren frei. Die Sensoran
schlußeinrichtung 240 ist auf eine Weise an der wegwerfbaren
Tintenstrahlpatrone 112 befestigt, die sich dazu eignet, für
geeignete Spannungsentlastung zu sorgen.
Es wird erneut auf Fig. 9 Bezug genommen, gemäß der das
proximale Ende 162′ der flexiblen Leitung 162 funktionsmäßig
über eine Dichtung 165 mit dem oberen Teil 245 der Sensoran
schlußeinrichtung 240 verbunden ist, und zwar auf eine Wei
se, die in den Einzelheiten ähnlich derjenigen ist, wie sie
für die in Fig. 6 dargestellte und weiter oben beschriebene
bevorzugte erste Realisierung beschrieben wurde. Eine (nicht
dargestellte) Begrenzungseinrichtung für die volumetrische
Strömungsrate innerhalb der flexiblen Leitung 162 begrenzt
die Strömung von Tinte durch die Sensoranschlußeinrichtung
230 auf ein solches Ausmaß, daß die Druckdifferenz nicht un
tergeordnet wird, die im Tintenzuführbehälter 124 durch die
Wirkung des Schaumstoffs 123 mit Kapillaren hervorgerufen
wird.
Die flexible Leitung 162 weist ein distales Ende 162′′ auf,
das am Auslaßstutzen 115′′ funktionsmäßig eine Verbindung
zur Pumpe 115 herstellt, und zwar auf eine Weise, die in den
Einzelheiten ähnlich derjenigen bei der ersten bevorzugten
Realisierung, sowohl beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
als auch bei anderen Ausführungsbeispielen ist, wie in Fig.
6 dargestellt und weiter oben beschrieben.
Die flexible Leitung 164 weist ein proximales Ende 164′ auf,
das am Einlaßstutzen 115′ funktionsmäßig mit der Pumpe 115
verbunden ist, und zwar auf eine Weise, die in den Einzel
heiten ähnlich derjenigen bei der ersten bevorzugten Reali
sierung, sowohl beim bevorzugten Ausführungsbeispiel als
auch bei anderen Ausführungsbeispielen ist, wie in Fig. 6
dargestellt und weiter oben beschrieben.
Die flexible Leitung 164 weist ein distales Ende 172 auf,
das funktionsmäßig mit dem externen Tintenvorratsbehälter
114 verbunden ist, und zwar auf eine Weise, die in den
Einzelheiten ähnlich derjenigen bei der ersten bevorzugten
Realisierung, sowohl beim bevorzugten Ausführungsbeispiel
als auch bei anderen Ausführungsbeispielen ist, wie in Fig.
6 dargestellt und weiter oben beschrieben.
Im Betrieb sind die Betriebseigenschaften des bevorzugten
zweiten Ausführungsbeispiels, sowohl in der bevorzugten Aus
führungsform als auch in anderen Ausführungsformen in den
Einzelheiten dem ähnlich, was für die bevorzugte erste Rea
lisierung beschrieben wurde, wie in Fig. 6 dargestellt und
weiter oben beschrieben, mit der Ausnahme, daß das bevorzug
te zweite Ausführungsbeispiel keinen Puffervorratsbehälter
enthält. Es ist ersichtlich, daß der externe Tintenvorrats
behälter 114, wie er in Fig. 9 dargestellt ist, eine zweite
Tintenmenge enthält, die durch die Wirkung der Pumpe 115
frei entnommen werden kann, um die erste Tintenmenge im Tin
tenzuführbehälter 124 der wegwerfbaren Tintenstrahlpatrone
112 anfänglich vorzupumpen oder anschließend neu einzupumpen
oder um die erste Tintenmenge während des Druckvorgangs
nachzufüllen. Was andere Gesichtspunkte betrifft, ist der
automatische, bedarfsorientierte Betrieb des bevorzugten
zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung in den Einzelhei
ten dem ähnlich, was für die erste Realisierung beschrieben
wurde, und zwar sowohl für das bevorzugte Ausführungsbei
spiel als auch für andere Ausführungsbeispiele, wie weiter
oben beschrieben.
Claims (10)
1. Tintennachfüllsystem (110) für einen Tintenstrahldruc
ker mit einem Druckwagen, der über ein Druckmedium läuft und
so ausgebildet ist, daß er eine oder mehrere Tintenstrahl
patronen (112) aufnehmen kann, gekennzeichnet durch:
- - eine wegwerfbare Tintenstrahlpatrone (112), die wegnehm bar am Druckwagen anbringbar ist und als in sich abgeschlos sene Einheit mit einem Druckkopf (122) und einem Tintenzu führbehälter (124) ausgebildet ist, der eine erste Menge flüssiger Tinte bei einem vorgegebenen hydrodynamischen Un terdruckzustand aufnimmt;
- - einen Tintenvorratsbehälter (114), der eine zweite Tinten menge zum Nachfüllen der ersten Tintenmenge im Tintenzu führbehälter (124) aufnimmt;
- - eine Leitungsanordnung (116), die funktionsmäßig mit dem Tintenvorratsbehälter (114) und dem Tintenzuführbehälter (124) verbunden ist, um der ersten Tintenmenge Tinte aus der zweiten Tintenmenge während des Betriebs des Tintenstrahl druckers, wenn der Druckwagen über das Druckmedium läuft, zuzuführen; und
- - eine Nachfülleinrichtung, die funktionsmäßig mit der Lei tungseinrichtung (116) verbunden ist, um den Tintenzuführbe hälter (124) während des Betriebs des Tintenstrahldruckers, wenn der Druckwagen über das Druckmedium läuft, aus dem Tin tenvorratsbehälter (114) so nachzufüllen, daß das Nachfüllen des Tintenzuführbehälters (124) so erfolgt, daß der hydrody namische Unterdruckzustand der Tintenstrahlpatrone (112) aufrechterhalten bleibt.
2. Tintennachfüllsystem (110) nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Nachfülleinrichtung ein bedarfsorien
tiertes, aktives System ist, das den Tintenzuführbehälter
(124) periodisch nachfüllt und folgendes aufweist:
- i) eine Meßeinrichtung (119), um zu erkennen, wann die er ste Tintenmenge im Tintenzuführbehälter (124) unter eine vorgegebene Schwelle fällt;
- ii) eine Pumpeinrichtung (115), um auf ein Signal von der Meßeinrichtung (119) hin einen Teil der zweiten Tintenmenge vom Tintenvorratsbehälter (114) in den Tintenzuführbehälter (124) in der Tintenstrahlpatrone (112) zu pumpen; und
- iii) einen Schaumstoffkörper (113) mit mindestens einer er sten Oberfläche, die funktionsmäßig mit dem Druckkopf (112) verbunden ist und einer zweiten Oberfläche, auf die der Teil der zweiten Tintenmenge über die Leitungseinrichtung (116) gepumpt wird.
3. Tintennachfüllsystem (110) nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der hydrodynamische Unterdruckzustand der
Tintenstrahlpatrone (112) auf einem leichten Unterdruck auf
rechterhalten wird und die Tinte mit einer Rate von weniger
als fünf Milliliter pro Minute von der Leitungseinrichtung
(116) auf den Schaumstoffkörper (113) gepumpt wird.
4. Tintennachfüllsystem (110) nach einem der Ansprüche 2
oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenstrahlpatrone
(112) eine solche mit geringem Fassungsvermögen ist, bei der
die erste Tintenmenge, die vom Tintenzuführbehälter (124)
der Tintenstrahlpatrone (112) aufgenommen wird, kleiner als
30 ccm ist, wobei der Schaumstoffkörper (113, 123) innerhalb
der Tintenstrahlpatrone (112) enthalten ist.
5. Tintennachfüllsystem (110) nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Tintenstrahlpatrone (112) eine solche
mit hohem Fassungsvermögen ist, wobei die erste Tintenmenge,
die im Tintenzuführbehälter (124) der Tintenstrahlpatrone
(112) enthalten ist, größer als 30 ccm ist, wobei der
Schaumstoffkörper (113, 207) außerhalb der Tintenstrahlpa
trone (112) liegt.
6. Tintennachfüllsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (119) folgen
des aufweist:
- ia) einen Tintenniveausensor (117) mit mindestens zwei elektrischen Kontakten (117′, 117′′), wobei jeder Kontakt durch eine Öffnung hindurch an einer Seitenfläche der Tin tenstrahlpatrone (112) angebracht ist und sich in den Schaumstoffkörper (113, 123) hinein erstreckt; und
- ib) eine Schaltungseinrichtung (119) zum Überwachen einer Änderung des Zustands des Tintenniveausensors (117) und zum Aktivieren der Pumpeinrichtung (115) auf eine Änderung hin.
7. Tintennachfüllsystem (110) nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Nachfülleinrichtung ein passives Sy
stem aufweist, das den Tintenzuführbehälter (124) dadurch
kontinuierlich nachfüllt, daß eine negative Druckdifferenz
zwischen dem Tintenvorratsbehälter (114) und dem Tintenzu
führbehälter (124) der Tintenstrahlpatrone (112) aufrechter
halten wird, wobei der Tintenvorratsbehälter (114) einen
dichten Behälter aufweist und die Leitungseinrichtung (116)
fest sowohl mit dem Tintenvorratsbehälter (114) als auch dem
Tintenzuführbehälter (124) an der Tintenstrahlpatrone (112)
verbunden ist.
8. Tintennachfüllsystem (110) nach einem der vorstehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einstelleinrichtung
(118), die zwischen einer offenen und einer gesperrten Posi
tion umschaltbar ist und funktionsmäßig mit der Leitungsein
richtung (116) verbunden ist, um den Fluß von Tinte vom Tin
tenvorratsbehälter (114) in den Tintenzuführbehälter (124)
nach Bedarf einzustellen, um den Tintenzuführbehälter (124)
der Tintenstrahlpatrone (112) kontinuierlich nachzufüllen,
wenn die Einstelleinrichtung (118) in der offenen Position
steht.
9. Tintennachfüllsystem (110) nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (118) einen gerade
durchgehenden Sperrhahn (174) mit einem Druckrad (178) zum
Zusammenquetschen der Leitungsanordnung (116) in verschlos
senem Zustand aufweist, wenn sich der Sperrhahn (174) in
seiner Sperrstellung befindet.
10. Tintennachfüllsystem (110) nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenvorratsbe
hälter (114) außerhalb des Druckwagens liegt und die Lei
tungsanordnung (116) eine flexible Leitung aufweist.
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