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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahldruckgeräte. Insbesondere
ist die vorliegende Erfindung eine Tintenstrahlkassette, die einen
Tintenpegelerfassungsmechanismus umfasst, der ein Paar von beabstandeten
elektrischen Sonden aufweist, wobei eine Änderung bei dem elektrischen
Widerstand, der zwischen den elektrischen Sonden gemessen wird,
eine zuverlässige
und genaue Anzeige eines Tinte-Niedrig-Zustands
in dem Tintenreservoir des Tintenbehälters liefert.
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Hintergrund
der Erfindung
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Tintenstrahldrucksysteme
verwenden häufig einen
Tintenstrahldruckkopf, der an einem Wagen befestigt ist, der vor
und zurück über ein
Druckmedium, wie z. B. Papier, bewegt wird. Während der Druckkopf über das
Druckmedium bewegt wird, aktiviert ein Steuersystem den Druckkopf
zum Aufbringen oder Ausstossen von Tintentröpfchen auf das Druckmedium,
um Bilder und Text zu bilden. Tinte wird an den Druckkopf geliefert
durch einen Tintenvorrat, der entweder durch den Wagen getragen
wird oder an dem Drucksystem befestigt ist, so dass sich der Tintenvorrat
nicht mit dem Wagen bewegt. Für den
Fall, wo der Tintenvorrat nicht mit dem Wagen getragen wird, kann
der Tintenvorrat in Fluidkommunikation mit dem Druckkopf sein, um
den Druckkopf nachzufüllen,
oder der Druckkopf kann intermittierend mit dem Tintenvorrat verbunden
sein, durch Positionieren des Druckkopfs nahe zu einer Füllstation, in
der der Tintenvorrat verbunden ist, woraufhin der Druckkopf mit
Tinte von der Nachfüllstation
nachgefüllt
wird.
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Für den Fall,
wo der Tintenvorrat mit dem Wagen getragen wird, kann der Tintenvorrat
einstückig
mit dem Druckkopf sein, woraufhin der gesamte Druckkopf und Tintenvorrat
ersetzt wird, wenn die Tinte aufgebraucht ist. Alternativ kann der
Tintenvorrat mit dem Wagen getragen werden und getrennt von dem
Druckkopf oder Tropfenausstoßabschnitt austauschbar
sein.
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Unabhängig davon,
wo der Tintenvorrat in dem Drucksystem angeordnet ist, ist es wesentlich, dass
verhindert wird, dass der Druckkopf arbeitet, wenn der Tintenvorrat
aufgebraucht ist. Der Betrieb des Druckkopfs, sobald der Tintenvorrat
aufgebraucht ist, führt
zu schlechter Druckqualität,
Druckkopfzuverlässigkeitsproblemen,
und kann einen katastrophalen Ausfall des Druckkopfs verursachen, falls
derselbe für
eine ausreichend lange Zeit ohne Tintenvorrat betrieben wird. Dieser
katastrophale Ausfall führt
zu einer permanenten Beschädigung des
Druckkopfs. Zusätzlich
zum Bewahren der funktionalen Integrität des Drucksystems müssen viele Anwendungen
und manchmal Benutzer im Voraus wissen, ob der Tintenvorrat niedrig
wird. Typischerweise haben unbewachte Druckanwendungen, wie z. B.
in Telefonzellen, solche Bedürfnisse. Überwachte Geschäftsanwendungen
müssen
ebenfalls üblicherweise
wissen, wann der Tintenvorrat niedrig wird, so dass der Tintenvorrat
oder die Tintenkassette nachgefüllt
werden kann, bevor die Tinte tatsächlich ausgeht. Daher ist es
wichtig, dass das Drucksystem in der Lage ist, zuverlässig einen
Zustand zu identifizieren, in dem der Tintenvorrat beinahe oder
vollständig aufgebraucht
ist. Außerdem
sollte die Identifikation des Zustands eines beinahe oder vollständig aufgebrauchten
Tintenvorrats genau, zuverlässig
und relativ kostengünstig
sein, und dadurch dazu neigen, die Kosten des Tintenvorrats und
des Drucksystems zu reduzieren.
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Ein
Tintenbehältertyp,
der ein Kapillarreservoir mit einem Tintenpegelsensor umfasst, ist
in dem U.S.-Patent Nr. 5,079,570 an Mohr u. a. mit dem Titel „Capillary
Reservoir Binary Ink Level Sensor" offenbart, das der gleichen Anmelderin
wie die vorliegende Anmeldung übertragen
ist. Mohr u. a. bezieht sich auf einen Tintenbehälter, der ein Gehäuse umfasst, in
dem ein Kapillarreservoir zum Speichern einer Tintenmenge vorgesehen
ist. Das Kapillarreservoir weist Punktierung auf, wo sich Tinte
befindet, und keine Punktierung, wo sich keine Tinte befindet. Ein Ende
des Tintenbehältergehäuses ist
ein Tintenauslass. Auf einer Oberfläche des Tintenbehältergehäuses ist
ein Tintenpegelsensor vorgesehen. Der Tintenpegelsensor umfasst
eine C-förmige
transparente Tintenpegelerfassungsröhre mit einem ersten oder oberen
Tor an einem ersten Abstand über
dem Tintenauslass und einem zweiten oder unteren Tor an einem kürzeren Abstand über dem
Tintenauslass. Sowohl das obere als auch das untere Tor sind durch das
Tintenbehältergehäuse tormäßig mit
dem Kapillarreservoir verbunden.
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Solange
der Tintenpegel beim Betrieb über dem
oberen Tor ist, ist die C-förmige
Röhre des
Tintenpegelsensors voller Tinte und in einem statischen Gleichgewicht.
Wenn jedoch der Tintenpegel das obere Tor erreicht, wird die Tinte
von der C-förmigen Röhre des
Tintenpegelsensors und in das Kapillarreservoir gesaugt, aufgrund
eines Ungleichgewichts bei den Kapillardrücken an den Tinte-/Luftschnittstellen
zwischen dem Kapillarreservoir und dem oberen Tor. Die resultierende
plötzliche
(d. h. sofortige) Entleerung von Tinte in die C-förmige Röhre des
Tintenpegelsensors liefert einen beinahe sofortigen binären Fluidpegelindikator.
Da die C-förmige
Röhre des
Tintenpegelsensors transparent ist, kann ein Lichterfassungsgerät, das benachbart
zu der C-förmigen Röhre positioniert
ist, erfassen, wenn die Röhre
leer ist (d. h. den binären
Fluidpegelindikator erfassen), woraufhin das Drucksystem einen Benutzer über den Tinte-Niedrig-Zustand des
Tintenreservoirs des Tintenbehälters
benachrichtigen kann.
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Obwohl
der oben beschriebene binäre
Tintenpegelsensor eine zuverlässige
und genaue Anzeige eines niedrigen Tintenpe gels in dem Tintenreservoir
des Tintenbehälters
liefert, gibt es einige Nachteile dieses Tintenpegelerfassungssystems.
Ein Nachteil bezieht sich auf die Verwendung der transparenten C-förmigen Röhre. Diese
C-förmige
Röhre ist
etwas zerbrechlich, und weil sich diese Röhre weg von dem Gehäuse des
Tintenbehälters
nach außen erstreckt,
ist dieselbe etwas anfällig
für unbeabsichtigte
Schäden
während
der Handhabung des Tintenbehälters.
Schäden
an dieser Röhre
können
den Gesamtbetrieb und die Genauigkeit des Tintenpegelerfassungssystems
beeinträchtigen,
und können
zu unerwünschtem
Tintenlecken von dem Tintenbehälter
führen.
Da sich die C-förmige
Röhre weg
von dem Gehäuse
des Tintenbehälters
erstreckt, kann dieselbe darüber
hinaus während
der Handhabung des Tintenbehälters
durch einen Nutzer verunreinigt werden. Falls diese Verunreinigung
schwerwiegend ist, kann dieselbe die Fähigkeit des Lichterfassungsgeräts, zu erfassen,
wann sich die C-förmige
Röhre von Tinte
geleert hat, nachteilig beeinträchtigen,
wodurch der Gesamtbetrieb und die Fähigkeit des Tintenpegelerfassungssystems
des Druckers, einen niedrigen Tintenzustand in dem Tintenbehälter zu
erfassen und einen Benutzer zu warnen, nachteilig beeinträchtigt werden
kann.
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In
der EP-0791467 ist ein austauschbarer Tintenbehälter zum Liefern von Tinte
an einen Druckkopf eines Drucksystems offenbart. Der Tintenbehälter umfasst
ein Tintenreservoir zum Aufnehmen eines Tintenvorrats. Das Tintenreservoir
umfasst ein kapillares Tintenspeicherbauglied. Der Tintenbehälter umfasst
ferner einen Tintenpegelsensor zum Bestimmen einer Tintenmenge in
dem Reservoir. Der Tintenpegelsensor umfasst eine erste und zweite
Widerstandssonde in Fluidkommunikation mit dem Tintenvorrat und
frei von Kontakt mit dem kapillaren Tintenspeicherbauglied. Eine Änderung
bei dem elektrischen Widerstand, der über der ersten und zweiten Sonde
gemessen wird, zeigt die Tintenmenge in dem Tintenreservoir an.
Das Tintenreservoir umfasst eine Unterteilungswand, die das Tintenreservoir
in zwei Kammern unterteilt. Das Kapillartintenspeicherbauglied ist
in einer dieser Kammern angeordnet, während die erste und die zweite
Widerstandssonde entlang einer Seitenwand der anderen Kammer angeordnet
sind.
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In
der US-6,012,793 ist ein weiterer austauschbarer Tintenbehälter zum
Liefern von Tinte an einen Druckkopf eines Drucksystems offenbart.
Der Tintenbehälter
umfasst ein Tintenreservoir zum Aufnehmen eines Tintenvorrats. Das
Tintenreservoir umfasst eine Unterteilungswand, die das Reservoir
in zwei Kammern unterteilt. Ein kapillares Tintenspeicherbauglied
ist in einer dieser Kammern angeordnet. Der Tintenbehälter umfasst
auch einen Tintenpegelsensor zum Bestimmen einer Tintenmenge in
dem Tintenreservoir. Der Tintenpegelsensor umfasst eine erste und
zweite Widerstandssonde. Die erste Widerstandssonde ist in Kontakt
mit dem kapillaren Tintenspeicherbauglied. Die zweite Sonde ist
in Fluidkommunikation mit dem Tintenvorrat in der anderen Kammer
des Reservoirs. Die erste und zweite Widerstandssonde sind in dem
ersten bzw. zweiten Sensortor positioniert. Eine Änderung
bei dem elektrischen Widerstand, der über der ersten und zweiten Sonde
gemessen wird, zeigt die Tintenmenge in dem Tintenreservoir an.
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Daher
gibt es einen Bedarf an einem Tintenbehälter, der einen Tintenpegelerfassungsmechanismus
verwendet, der es einem Drucksystem ermöglicht, den Tintenpegel in
einem Tintenreservoir des Tintenbehälters zuverlässig und
genau zu bestimmen. Der Tintenpegelerfassungsmechanismus des Tintenbehälters sollte
eine genaue Anzeige eines niedrigen Tintenpegels in dem Tintenbehälter liefern, und
sollte nicht leicht verunreinigt werden oder anfällig sein für Schäden während der Routinehandhabung
durch einen Benutzer. Schließlich
sollte der Tintenbehälter
relativ leicht und unaufwändig
herzustellen sein.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist die vorliegende Erfindung ein austauschbarer Tintenbehälter zum
Liefern von Tinte an einen Druckkopf eines Drucksystems. Der Tintenbehälter umfasst
ein Tintenreservoir zum Aufnehmen eines Tintenvorrats, und einen
Tintenpegelsensor zum Bestimmen einer Tintenmenge in dem Tintenreservoir.
Das Tintenreservoir umfasst ein kapillares Tintenspeicherbauglied.
Der Tintenpegelsensor umfasst eine erste und zweite Widerstandssonde
in Fluidkommunikation mit dem Tintenvorrat und frei von Kontakt
mit dem kapillaren Tintenspeicherbauglied. Die erste Widerstandssonde
ist in dem ersten Sensortor in Fluidkommunikation mit dem Tintenreservoir
positioniert. Die zweite Widerstandssonde ist in einem zweiten Sensortor in
Fluidkommunikation mit dem Tintenreservoir positioniert. Tinte-/Luftschnittstellen
sind zwischen dem Kapillarbauglied und den jeweiligen Toren definiert. Eine Änderung
bei dem elektrischen Widerstand, der über die erste und zweite Sonde
gemessen wird, zeigt die Tintenmenge in dem Tintenreservoir an.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
beiliegenden Zeichnungen sind aufgenommen, um ein weiteres Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu liefern und sind in dieser Beschreibung
enthalten und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen stellen
die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung
dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären. Andere Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres klar, wenn dieselben
mit Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich wird, bei denen gleiche
Bezugszeichen gleiche Teile in den Figuren darstellen.
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1 ist
eine schematische Zeichnung eines Drucksystems mit einer austauschbaren
Tintenkassette und einen Tintenpegelsensormechanismus gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2A ist
eine Seitenansicht der austauschbaren Tintenkassette mit einem Tintenpegelerfassungsmechanismus
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2B ist
eine Vorderansicht der austauschbaren Tintenkassette mit dem Tintenpegelerfassungsmechanismus
von 2A, die Einzelheiten eines Düsenarrays zum Ausstossen von
Tintentropfen auf Druckmedien darstellt.
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2C ist
eine Unteransicht der austauschbaren Tintenkassette mit dem Tintenpegelerfassungsmechanismus
von 2A, die Einzelheiten des Tintenpegelerfassungsmechanismus
darstellt.
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in 2C, die
die austauschbare Tintenkassette und den Tintenpegelerfassungsmechanismus von 1 darstellt,
die die Tintenkassette teilweise von Tinte entleert zeigt.
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4 ist
eine ähnliche
Schnittansicht wie 3, die die Tintenkassette weiter
von Tinte entleert zeigt.
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5 ist
eine ähnliche
Schnittansicht wie 3 und 4, die die
Tintenkassette noch weiter von Tinte entleert und die binäre Aktion
des Tintenpegelerfassungsmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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6 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in 2C, die
dem Tintenentleerungspegel entspricht, der in 4 dargestellt
ist.
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7 ist
eine ähnliche
Schnittansicht wie 6 und entspricht dem Tintenentleerungspegel und
der binären
Aktion des Tintenpegelerfassungsmechanismus, der in 5 dargestellt
ist.
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8 ist
ein Flussdiagramm, das den Prozess darstellt, der den Tintenpegelsensor
von 1–7 umfasst
zum Bestimmen eines Tinte-Niedrig- und Tinte-Leer-Zustands für die Tintenkassette gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
eine schematische Darstellung eines Tintenstrahldrucksystems 10,
das einen austauschbaren Tintenstrahlbehälter oder -kassette (auch als
Tintenstrahlstift bekannt) 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst. Wie es in 3–7 am
Besten zu sehen ist, umfasst die Tintenkassette 12 ein
Gehäuse 14,
in dem sich ein Tintenreservoir 16 zum Aufnehmen eines
Tintenvorrats 18 befindet. Das Tintenreservoir 16 ist
durch ein kapillares Tintenspeicherbauglied 20 definiert.
In 3–7 hat
das Tintenreservoir 16 gestrichelte horizontale Linien,
wo sich Tinte befindet, und keine gestrichelten horizontalen Linien,
wo sich keine Tinte befindet. An einem Ende des Gehäuses 14 befindet
sich ein Tintenauslass, der ansonsten als ein Fluidauslass 22 bekannt
ist, der in Fluidkommunikation mit dem Tintenreservoir 16 ist.
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Wie
es in 1 am Besten ersichtlich ist, ist der Fluidauslass 22 in
Fluidkommunikation mit einem Tintenstrahldrucker 24 für das Drucksystem 10.
Der Druckkopf 24 ist durch eine Düsenplatte 26 definiert, die
eine Mehrzahl von Tintenausstossdüsen 28 aufweist. Das
Tintenreservoir 16 der austauschbaren Tintenkassette 12 liefert
Tinte 18 über
den Fluidauslass 22 an die Tintenausstossdüsen 28 der
Düsenplatte 26 für den Ausstoss
als Tintentropfen 30 auf das Druckmedium 32, wie
z. B. Papier.
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Obwohl
bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
das in 1–7 dargestellt
ist, das Tintenreservoir 16 einstückig mit dem Druckkopf 24 gezeigt
ist, so dass der gesamte Druckkopf 24 und das Tintenreservoir 16 ersetzt
werden, wenn die Tinte aufgebraucht ist, kann alternativ das Tintenreservoir 16 getrennt
von dem Druckkopf 24 austauschbar sein. In dem Fall eines „außeraxialen" Drucksystems mit
einem getrennt austauschbaren Tintenreservoir 16 und Druckkopf 24 würde der
Fluidauslass 22 allgemein durch eine Leitung definiert,
die typischerweise flexibel ist. In dem Fall eines „axialen" Drucksystems, bildet
der Fluidauslass 22 typischerweise einen Teil einer abnehmbaren
Fluidverbindung zum direkten Verbinden des Tintenreservoirs 16 mit
dem Druckkopf 24, oder eine abnehmbare Fluidverbindung
zum Verbinden des Tintenreservoirs 16 mit einem Teil eines
Verteilers, der das Tintenreservoir 16 aufnimmt und wiederum
durch den Verteiler mit dem Druckkopf 24 verbunden ist.
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Wie
es in 1 am besten zu sehen ist, kann die austauschbare
Tintenkassette 12 abnehmbar in die Aufnahmestation 34 des
Tintenstrahldrucksystems 10 eingefügt werden. Die Aufnahmestation umfasst
einen ersten Satz von elektrischen Kontakten, die ansonsten als
ein Paar von Tintenpegelsensorelektrikkontakten 36 bekannt
sind, und einen zweiten Satz von elektrischen Kontakten, die ansonsten
als Druckkopfelektrikkontakte 38 bekannt sind. Die Paartintenpegelsensorelektrikkontakte 36 sind
durch eine erste Signalübertragungsleitung 40 mit
der Druckersteuerelektronik 42 des Drucksystems 10 verbunden.
Die Druckkopfelektrikkontakte 38 sind durch eine zweite
Signalübertragungsleitung 44 mit
der Druckersteuerelektronik 42 des Drucksystems 10 verbunden.
Wenn die Tintenkassette 12 in die Aufnahmestation 34 eingefügt ist,
nehmen die Druckkopfelektrikkontakte 38 entsprechende Druckkopfelektrikkontakte 46 der
Düsenplatte 26 der
Tintenkassette 12 in Eingriff. Die Druckersteuerelektronik 42 steuert
verschiedene Funktionen des Drucksystems 10, wie z. B.,
aber nicht beschränkt
auf, die Aktivierung des Druckkopfs 24 zum Ausgeben von Tinte
und die Benachrichtigung eines Benutzers eines Drucksystems 10 über einen
Tinte-Niedrig-Zustand in der Tintenkassette 12. Um einen
Benutzer über
einen Tinte-Niedrig-Zustand und/oder Tinte-Leer-Zustand in der Tintenkassette 12 zu
benachrichtigen, nehmen die Tintenpegelsensorelektrikkontakte 36 der
Aufnahmestation 34 eine erste bzw. zweite Tintenpegelsensorelektrikwiderstandssonde 48 und 50 eines
Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung in Eingriff.
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Der
Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 bestimmt eine Menge
(d. h. ein Volumen) von Tinte 18 in der Tintenkassette 12.
Insbesondere erfasst der Tintenpegelerfassungsmechanismus 52,
der nachfolgend näher
beschrieben wird, genau einen Tintenpegel-Niedrig-Zustand des Tintenreservoirs 16 der Tintenkassette 12.
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Wie
es in 1–7 ersichtlich
ist, sind die erste und zweite Widerstandssonde 48 und 50 auf
einer Unterwand 54 des Gehäuses 14 der Tintenkassette 12 befestigt.
Diese Unterwand 54 ist orthogonal zu einer Vorderseitenwand 56 des
Gehäuses 14,
das die Düsenplatte 26 des
Druckkopfs 24 umfasst. Der Fluidauslass 22 ist
ebenfalls in dieser Seitenwand 56 angeordnet. Die erste
und zweite Widerstandsonde 48, 50 sind auf dem
Gehäuse 14 unter
dem Fluidauslass 22 angeordnet. Wie es in 1 und 3–7 am
besten zu sehen ist, umfasst die Unterwand 54 zum Befestigen
der ersten und zweiten Widerstandssonde 48, 50 an
der Unterwand 54 des Gehäuses 14 ein erstes
und zweites Sensortor 58 bzw. 60, die in Fluidkommunikation
mit dem Tintenreservoir 16 sind. Das erste und das zweite
Sensortor 58, 60 sind durch eine zylindrische Öffnung definiert,
die sich durch die Unterwand 54 von einer Außenoberfläche 62 zu
einer Innenoberfläche 64 des Gehäuses 14 erstreckt.
Die erste Widerstandssonde 48 ist in dem ersten Sensortor 58 positioniert,
während
die zweite Widerstandssonde 50 in dem zweiten Sensortor 60 positioniert
ist. Die erste und zweite Widerstandssonde 48, 50 sind
pressgepasst in das erste und zweite Sensortor 58, 60,
und dadurch werden dieselben in den Sensortoren 58, 60 gehalten,
durch eine enge Zwischenpassung, die auch Fluidlecken von dem Tintenreservoir 16 verhindert.
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Wie
es in 2A–2C am
besten zu sehen ist, sind die Sensortore 58, 60 und
dadurch die Widerstandssonden 48, 50 symmetrisch
von einer Mittellinie 66 des Gehäuses 14 der Tintenkassette 12 weg
angeordnet. Darüber
hinaus bilden die Sensortore 58, 60 und dadurch
die Widerstandssonden 48, 50 eine Linie 68,
die parallel zu der Vorderseitenwand 56 des Gehäuses 14 ist.
Als solches sind die Widerstandssonden 48, 50 (und
Sensortore 58, 60) gleichermaßen von der Düsenplatte 26 des
Druckkopfs 24 und dem Fluidauslass 22 beabstandet.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die erste und die zweite Widerstandssonde 48 und 50 um
einen Abstand D1 von 3,18 mm (0,125 Zoll) (siehe 2C)
getrennt, und sind von der Vorderseitenwand 56 um einen
Abstand D2 von 15,2 mm (0,60 Zoll) (siehe 2C) beabstandet.
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Wie
es in 3–7 am
besten ersichtlich ist, ermöglichen
die Sensortore 58, 60 das Befestigen der ersten
und zweiten Widerstandssonde 48, 50 an dem Gehäuse 14,
so dass die Widerstandssonden 48, 50 in Fluidkommunikation
mit dem Tintenvorrat 18 sind, aber frei von jedem Kontakt
mit dem kapillaren Tintenspeicherbauglied 20. Eine Änderung
in dem elektrischen Widerstand, der durch die Druckersteuerelektronik 42 über die
Widerstandssonden 48, 50 übertragen und gemessen wird,
zeigt die Menge (d. h. das Volumen) von Tinte 18 in dem
Tintenreservoir 16 an. Insbesondere zeigt der elektrische
Widerstand, der durch die Druckersteuerelektronik 42 über der
ersten und zweiten Widerstandssonde 48, 50 gemessen
wird, einen Tinte-Niedrig-Zustand in dem Tintenreservoir 16 an.
Die erste und zweite Widerstandssonde 48, 50 stehen
von der Außenoberfläche 62 der
Unterwand 54 des Gehäuses 14 vor,
so dass die Widerstandssonden 48, 50 ein Paar
von elektrischen Kontakten definieren, für eine Ineingriffnahme der
entsprechenden Tintenpegelsensorelektrikkontakte 36 der
Aufnahmestation 34, wenn die Tintenkassette 12 in
die Aufnahmestation des Drucksystems 10 eingefügt ist.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
sowohl die erste als auch die zweite Widerstandssonde 48, 50,
eine Kugel, die aus Metall, wie z. B. Stahl, hergestellt ist. Jede
Kugel hat einen Durchmesser von 1,52 mm (0,060 Zoll) und steht 38,1 μm (0,0015
Zoll) von der Außenoberfläche 62 der
Unterwand 54 vor.
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Der
Betrieb des Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 basiert
auf dem Prinzip des Kapillardrucks, der durch die Poren in dem kapillaren
Tintenspeicherbauglied 20 und Fluiddynamik geliefert wird. 3, 4 und 6 zeigen
den Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 in einem „EIN"-Zustand, während 5 und 7 den
Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 in einem „AUS"-Zustand zeigen.
In dem „EIN"-Zustand sind beide
Sensortore 58, 60 voller Tinte 18. In
dem „AUS"-Zustand ist zumindest
eines und möglicherweise
beide der Sensortore 58, 60 entleert (d. h. frei)
von Tinte 18, was einen Tinte-Niedrig-Pegel-Zustand des Tintenreservoirs 16 der
Tintenkassette 12 anzeigt. In dem „EIN"-Zustand ist der elektrische Widerstand,
der über
der ersten und zweiten Widerstandssonde 48, 50 gemessen wird,
niedrig, da die Sensortore 58, 60 voller Tinte 18 sind.
In dem „AUS"-Zustand ist der
elektrische Widerstand, der über
der ersten und zweiten Widerstandssonde 48, 50 gemessen
wird, hoch, da zumindest eines der Sensortore 58, 60 und
möglicherweise
beide Sensortore 58, 60 frei von Tinte 18 sind.
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3, 4 und 6 zeigen
die Tintenkassette 12 der vorliegenden Erfindung mit einem Tintenpegel,
der auch als eine Tintenfront 70 bekannt ist. Die Tintenfront 70 ist
eine Teilungslinie zwischen einem mit Tinte gefüllten Abschnitt 52 des
Kapillartintenspeicherbauglieds 20 und einem tintenentleeren Abschnitt 74 des
Kapillartintenspeicherbauglieds 20. So lange die Tintenfront 70 beim
Betrieb des Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 nicht mit
zumindest einem der Sensortore 58, 60 (3, 4 und 6)
zusammenfällt,
sind die Sensortore 58, 60 des Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 voller Tinte
und in einem statischen Gleichgewicht. Anders ausgedrückt, der
Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 ist in dem „EIN"-Zustand. Wie es
in 5 und 7 zu sehen ist, sobald die Tintenfront 70 das
erste Sensortor 58 oder das zweite Sensortor 60 oder sowohl
das erste als auch das zweite Sensortor gleichzeitig erreicht, wird
jedoch die Tinte von dem jeweiligen Sensortor oder den Toren 58, 60 des
Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 und in das Kapillartintenspeicherbauglied 20 gesaugt,
aufgrund eines Ungleichgewichts bei den Kapillardrücken an
den Tinte/Luftschnittstellen zwischen dem Kapillarbauglied 20 und
dem jeweiligen Sensortor oder den Toren 58, 60.
Die resultierende plötzliche
(d. h. sofortige) Entleerung von Tinte in dem Sensortor oder den Toren 58, 60 des
Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 liefert einen binären Fluidindikator.
Anders ausgedrückt,
der elektrische Widerstand, der über der
ersten und zweiten Widerstandssonde 48, 50 gemessen
wird, erhöht
sich unmittelbar und der Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 geht
sofort von dem „EIN"-Zustand zu dem „AUS"-Zustand über, der einen
Tintenpegel-Niedrig-Zustand
für die
Tintenkassette 12 anzeigt. Daher die Verwendung des Begriffs „binär", um den Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 zu
beschreiben. Dieser Anstieg bei dem elektrischen Widerstand, der über der
ersten und der zweiten Widerstandssonde 48, 50 gemessen
wird (d. h. der binäre
fluidische Indikator) wird unmittelbar durch die Druckersteuerelektronik 42 erfasst,
woraufhin die Druckersteuer elektronik 42 einen Benutzer über den Tinte-Niedrig-Zustand
des Tintenreservoirs 16 und/oder durch Berechnungen und
Schätzungen über einen
Tinte-Leer-Zustand des Tintenreservoirs 16 der Tintenkassette 12 benachrichtigen
kann.
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Mit
Bezugnahme auf 8 stellt das gezeigte logische
Diagramm eine Art und Weise dar, wie ein Drucksystem 10 den
verbleibenden Tintenpegel (d. h. das verbleibende Tintenvolumen)
in der austauschbaren Tintenkassette 12 unter Verwendung des
Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 bestimmen kann, um
einen Benutzer endgültig über einen Tinte-Leer-Zustand zu benachrichtigen.
Auf das Einschalten hin oder wenn ein Druckauftrag beginnt (Schritt 80),
berechnet das Drucksystem 10 den Tintenpegel, der in dem
Tintenreservoir 16 der Tintenkassette 12 verbleibt
(Schritt 82). Diese Berechnung der verbleibenden Tinte
wird durch das Drucksystem 10 auf bekannte Weise geschätzt, unter
Verwendung von Tropfenvolumenkoeffizienten und Tropfenzählen an
dem Druckkopf 24 durch die Druckersteuerelektronik 42.
Insbesondere weiß das
Drucksystem 10 nominal, wie viel Tinte sich bei einem ersten
Drucken in der Tintenkassette 12 befindet. Während des
Druckens zählt
das Drucksystem 10 die Tropfen, die durch den Druckkopf 24 abgefeuert
werden, und berechnet die geschätzte
Tintenmenge, die von diesem Tropfenzählwert und der Kenntnis der
Menge an Tinten pro Tropfen verwendet wird. Diese Schätzung der verwendeten
Tinte wird dann von der Anfangsschätzung von Tinte abgezogen,
die in der Kassette 12 verbleibt, und der resultierende
Wert wird als die Tintenmenge gespeichert, die in der Kassette 12 verbleibt
(Schritt 82).
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Sobald
der Tintenpegel, der in der Kassette 12 verbleibt, bekannt
ist (angenommen, das Drucksystem 10 hat bestimmt, dass
das Tintenreservoir 16 der Tintenkassette 12 nicht
leer ist), kann das Drucksystem 10 arbeiten. Das Drucksystem 10 arbeitet durch
Ausführen
von Druckaufträgen.
Am Ende jedes Druckauftrags wird der Tintenpegel, der in der Tintenkassette 12 verbleibt,
neu berechnet, so dass die Kas sette 12 fortlaufend eine
laufende Schätzung der
Tinte beibehält,
die in dem Reservoir 16 verbleibt (Schritt 84).
Diese Schätzung
von Tinte, die in der Tintenkassette 12 verbleibt, ist
nicht genau, aufgrund von Schwankungen bei dem Füllpegel in dem Behälter und
Schwankungen bei dem Tropfengewicht und Tropfenzählwert.
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Während des
Betriebs des Drucksystems 10 wird der elektrische Widerstand über die
erste und zweite Widerstandssonde 48, 50 fortlaufend
durch die Druckersteuerelektronik 42 gemessen (Schritt 86).
Falls bei Schritt 88 Tinte 18 in beiden Sensortoren 58, 60 ist,
was einen „EIN"-Zustand des Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 anzeigt
(d. h. falls zumindest einer oder beide der Tore 58, 60 nicht
von Tinte entleert wird, um den „AUS"-Zustand-Indikator zu erzeugen), der
anzeigt, dass es keinen Tinte-Niedrig-Zustand in dem Tintenreservoir 16 gibt, kann
das Drucksystem 10 weiter arbeiten und erneut durch die
Schritte 84, 86 und 88 verlaufen. Falls
bei Schritt 88 jedoch zumindest eines oder beide der Sensortore 58, 60 von
Tinte 18 entleert ist, um den „AUS"-Zustands-Indikator des Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 zu
erzeugen, weiß die
Druckersteuerungselektronik 42, dass das Kapillarbauglied 20 etwa
70 % von Tinte 18 entleert ist, und dass die Tintenfront 70 mit
zumindest einem der Tore 58, 60 zusammenfällt. Auf
diese „AUS"-Zustandsanzeige hin weiß das Drucksystem 10,
wie viel Tinte in dem Kapillarbauglied 20 bleibt, da diese
Werte bei der Herstellung in das Drucksystem 10 programmiert werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel
kann das Drucksystem 10 an diesem Punkt einen Benutzer über einen
Tinte-Niedrig-Zustand der Tintenkassette 12 benachrichtigen
(Schritt 90), so dass der Benutzer ausreichend Zeit hat,
einen Austauschtintenbehälter zu
kaufen, bevor der aktuellen Tintenkassette 12 die Tinte
ausgeht.
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Mit
diesem Tintenpegel (d. h. etwa 30 % Tinte verbleiben) kann das Drucksystem 10 die
Schätzung
des verbleibenden Tintenpegels der Tintenkassette 12, der
ständig
berechnet wurde, zurücksetzen oder
neu berechnen (Schritt 92). Anders ausgedrückt, die
Schätzung
wird an diesem Punkt mit einem bekannten Wert ersetzt. An diesem
Punkt kann das Drucksystem 10 weiterhin arbeiten und Druckaufträge durchführen (Schritt 94).
Am Ende jedes Druckauftrags wird der Tintenpegel, der in der Tintenkassette 12 verbleibt,
neu berechnet, wie es vorher beschrieben ist, durch Schätzen der
Tintenmenge, die von dem Tropfenzählwert verwendet wird, und Kenntnis
der Tintenmenge pro Tropfen, so dass die Kassette 12 fortlaufend
eine laufende Schätzung
der Tinte beibehält,
die in dem Reservoir 16 verbleibt (Schritt 96).
Falls basierend auf diesen Berechnungen und Schätzungen die Druckersteuerelektronik 42 bei
Schritt 98 bestimmt, dass die Tintenkassette 12 nach
wie vor verbleibende Tinte aufweist (d. h. dass es keinen Tinte-Leer-Zustand
gibt), kann das Drucksystem 10 weiterhin arbeiten und erneut
durch die Schritte 94, 96 und 98 verlaufen.
Falls jedoch die Druckersteuerelektronik 98 bei Schritt 98 durch
Berechnung und Schätzungen
bestimmt, dass die Tintenkassette 12 keine verbleibende
Tinte hat (d. h. dass ein Tinte-Leer-Zustand vorliegt), benachrichtigt das
Drucksystem 10 durch die Druckersteuerelektronik 42 einen
Benutzer über
den Tinte-Leer-Zustand (Schritt 100)
und beendet den Betrieb (Schritt 102), bis die leere Tintenkassette 12 mit
einer Tintenkassette ersetzt ist, die eine ausreichende Menge an
Tinte zum Drucken enthält.
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Obwohl
ein Tinte-Leer-Zustand in der Tintenkassette 12 so beschrieben
wurde, dass etwa 30 % Tinte in dem Tintenreservoir 16 verbleiben,
ist klar, dass andere Werte verwendet werden können, um einen Tinte-Niedrig-Zustand
anzuzeigen. In der Praxis führt
das Bilden der Tore 58, 60 (in der Unterwand 54)
näher zu
dem Fluidauslass 52 zu einer Tinte-Niedrig-Zustandanzeige von weniger als
30 % verbleibender Tinte, während
das Bilden der Tore 58, 60 weiter von dem Fluidauslass 22 entfernt
zu einer Tinte-Niedrig-Zustandsanzeige
von mehr als 30 % von Tinte verbleibend in dem Tintenreservoir 16 führt.
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Diese
Tintenkassette 12, die einen Elektrischer-Widerstand-Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 verwendet,
ermöglicht
es einem Drucksystem 10, den Tintenpegel in dem Tintenreservoir 16 der
Tintenkassette 12 zuverlässig und genau zu bestimmen.
Insbesondere ermöglicht
es das Versehen des Tintenreservoirs 16 mit einem ersten
und zweiten Sensortor 58, 60, die an den elektrischen
Widerstandssonden 48, 50 befestigt sind, dass
ein Tinte-Niedrig-Zustand des Tintenreservoirs 16 unmittelbar
bestimmt wird durch eine Änderung
bei dem elektrischen Widerstand, der über die Sonden 48, 50 gemessen
wird, als Folge davon, dass zumindest einer der Sensortore 58, 60 frei
von Tinte 18 wird. Darüber hinaus
führen
die Widerstandssonden 48, 50 beide eine Tintenpegelerfassungsfunktion
und eine elektrische Verbindungsfunktion mit dem Drucksystem 10 durch,
was zu einer Reduzierung von Teilen und Komplexität führt. Da
außerdem
die Widerstandssonden 48, 50 Metallkugeln sind,
die nur um einen begrenzten Abstand von der Außenoberfläche 62 des Tintenkassettengehäuses 14 vorstehen,
sind dieselben weniger anfällig
dafür,
während
einer Routinehandhabung der austauschbaren Tintenkassette 12 durch
einen Benutzer verschmutzt und beschädigt zu werden. Da schließlich die
Metallkugeln, die die Widerstandssonden 48, 50 definieren,
in die Sensortore 58, 60 pressgepasst (d. h. krafteingepasst)
sind, ist die Tintenkassette 12, die den Tintenpegelerfassungsmechanismus 52 der
vorliegenden Erfindung verwendet, relativ leicht und unaufwändig in
der Herstellung.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, werden Fachleute auf diesem Gebiet erkennen,
dass Änderungen
bei der Form und bei Einzelheiten durchgeführt werden können, ohne von
dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert
ist.