DE69621883T2

DE69621883T2 - Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit

Info

Publication number: DE69621883T2
Application number: DE69621883T
Authority: DE
Inventors: William E. Fillmore; David C. Kamp; James Kenneth Wallace
Original assignee: Owens Illinois Closure Inc
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: BR9602091A; CA2174913C; EP0741038B1; DE69621883D1; TW316876B; EP0741038A3; JPH08310004A; EP1457342A3; DE69637561D1; US6612690B1; ATE219423T1; EP1190861B1; SG54326A1; CN1143018A; KR960037295A; EP1457342B1; CA2174913A1; JP2763519B2; US5784087A; EP1457342A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Behältervorrichtung für Flüssigkeit mit einer eingebauten Pumpe zur Ausgabe von Flüssigkeit in kleinen Dosen eines vorgegebenen Volumens. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung eine auswechselbare Behältervorrichtung vorstehender Gattung, welche in einem Tintenstrahldrucker verwendbar ist, um einen Vorrat an Drucktinte einzuschließen und um die Drucktinte bei Betätigung der eingebauten Pumpe an einen Druckkopf auszugeben.
Die US-Patentanmeldung 08/429,915, die gleichzeitig mit der vorliegenden von Bruce Cowger und Norman Pawlowski Jr. eingereicht wurde, und zwar mit dem Titel "Ink Supply For An Ink-Jet Printer" (nicht im Stand der Technik nach Art.54(2) oder 54(3) EPC enthalten), beschreibt eine Tintenversorgung für einen Tintenstrahldrucker, die von dem Tintengriffel des Druckers unabhängig ist und die bei Leerwerden des Tintenvorrats ausgewechselt werden kann, ohne dass der Tintengriffel des Druckers ausgewechselt zu werden braucht. Die Tintenversorgung der vorbenannten Patentanmeldung umfasst eine eingebaute Pumpvorrichtung zur Ausgabe von Tinte aus einer Pumpkammer und beschreibt als eine Ausführungsform einer solchen Pumpvorrichtung eine Balgpumpe. Eine Balgpumpe benötigt jedoch eine relativ weit ausgedehnte Fläche eines halbsteifen Materials wie etwa eines Polymermaterials und unterliegt einer relativ hohen Rate des Durchgangs von Sauerstoff und Feuchtigkeit durch das Balgmaterial. Dieser Sauerstoff- und/oder Feuchtigkeitsdurchgang kann zu einer Qualitätsminderung der Tinte in dem Tintenvorrat führen, insbesondere bei einem Drucker, der nur selten genutzt wird. Ferner treten an dem Balg an der Stelle, wo er an einem anderen Teil der Tintenversorgung befestigt ist, undichte Stellen auf. Dieses und andere mit der Verwendung eines Balgs verbundene Probleme können jedoch durch die Verwendung einer Pumpeinrichtung und einer flexiblen Sperrfolie vermieden werden. Die Pumpe weist eine steife umlaufende Wand auf, die vorzugsweise einstückig mit der zugehörigen Grundrahmen- oder Chassisstruktur der Tintenversorgung ausgebildet ist. Ein linear wirkendes Pumpelement ist in einer durch die steife Wand gebildeten Pumpkammer verschieblich, um Tinte in der Pumpkammer unter Druck zu setzen. Die flexible Sperrfolie gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff ist, das Pumpelement überdeckend, an einem Rand der umlaufenden Wand durchgehend durch Wärmeeinwirkung verschweisst bzw. heissversiegelt.
Eine Tintenversorgung entsprechend der vorbenannten US-Patentanmeldung weist außerdem eine allgemein becherförmige äußere Hülle aus einem ziemlich steifen Polymermaterial auf, vorzugsweise einem durchscheinenden Material, um die Überprüfung des Inhalts der Hülle zu gestatten, welche verwendet wird, um einen flexiblen, Tinte enthaltenden Beutel einzuschließen und zu schützen. Die äußere Hülle ist im Querschnitt allgemein rechteckig, mit einem Paar einander gegenüberliegender sehr langer Seiten und einem Paar einander gegenüberliegender sehr kurzer Seiten, wobei die Konfiguration der Hülle durch die Gestaltung einer Koppelstelle oder Dockstation des Druckers bestimmt ist, in welchen die Tintenversorgung eingesetzt werden soll, wenn sich diese in der Stellung zur Ausgabe von Tinte befindet. Bei einer solchen Anordnung unterliegen die sehr langen Seiten einer solchen Hülle einer Verwindung oder Verwölbung, welche den Einbau der Tintenversorgung in die Dockstation beeinträchtigen kann. Es ist jedoch festgestellt worden, dass solche Verwölbungsprobleme überwunden werden können, indem die Hülle der Tintenversorgung mit einer nach außen gerichteten Biegung oder konvexen Konfiguration konstruiert wird, sodass die Querschnittskonfiguration der Hülle teilweise eher etwa elliptisch als rechteckig ist.
Bei einer Tintenversorgung gemäß der vorbenannten US-Patentanmeldung ist außerdem ein Grundrahmen oder Chassis vorgesehen, welcher/s an dem offenen Ende der Hülle zu befestigen ist. Dieses Chassis, welches die Pumpe der Tintenversorgung enthält und einen Flüssigkeitsauslass zur Ausgabe von Tinte aus dem Tintenvorrat aufweist, muss an der Hülle in solcher Weise befestigt werden, dass es nicht leicht von dieser gelöst werden kann. Notwendigerweise weist das Chassis eine komplexe Konfiguration auf, kann aber durch Spritzguss leicht in einem einzigen Stück in einer solchen komplexen Konfiguration aus Polymermaterial geformt werden. Natürlich können das Chassis und die Hülle miteinander durch Heißversiegeln verbunden werden, wenn sie aus kompatiblen Polymermaterialien ausgebildet sind, ein solcher Heißversiegelungsschritt ist aber zeitaufwendig und teuer. Der Heißversiegelungsschritt kann jedoch durch Verrastung zwischen der Hülle und dem Chassis vermieden werden, wenn das Chassis in Form eines Steckteils konstruiert ist, das eng in den oberen Teil des offenen Endes der Hülle passt. Eine solche Verrastung ist besonders wirksam, wenn die Hülle mit einer teilweise annähernd elliptischen Querschnittskonfiguration wie zuvor beschrieben konstruiert ist. Obgleich die Verwendung einer Rastverbindung in dieser Weise keine echte hermetische Abdichtung im Inneren der Hülle liefert, verzögert sie das Strömen von Luft und Feuchtigkeit in die Hülle und aus dieser heraus in einem ausreichenden Maße, um zu vermeiden, dass sich Qualitätsminderungsprobleme für einen Tintenvorrat ergeben, der in einem abgedichteten flexiblen Beutel enthalten ist, der in der äußeren Hülle verpackt ist und durch diese geschützt ist.
Eine Tintenversorgung gemäß der vorbenannten US-Patentanmeldung umfasst außerdem eine Kappe mit einer komplexen Konfiguration, welche an dem Polymer-Chassis befestigt wird, nachdem das Chassis und der flexible Beutel, welcher an dem Chassis befestigt ist, an der Hülle befestigt sind, wobei der flexible Beutel in der Hülle aufgenommen ist. Aufgrund der Komplexität der Kappe wird diese vorzugsweise integral in einem einzigen Stück aus einem Polymermaterial durch Spritzguss ausgebildet. In jedem Fall ist es vorzuziehen, dass die Befestigung der Kappe an dem Chassis gegen unberechtigte Eingriffe gesichert ist, was einen relativ hohen Grad an Beständigkeit einer solchen Befestigung erfordert. Es ist jedoch festgestellt worden, dass die geforderte Beständigkeit der Befestigung einer Polymerkappe an dem Chassis leicht und kostengünstig erzielt werden kann, indem das Chassis mit einem im Abstand voneinander vorgesehenen Paar von nach außen ragenden Zapfen versehen wird, die integral mit dem Chassis ausgebildet werden, und indem die Kappe mit einem im Abstand voneinander vorgesehenen Paar von Öffnungen versehen wird, die zu den Zapfen ausgerichtet sind und die Zapfen in solcher Weise aufnehmen, dass die freien Enden der Zapfen sich durch die Öffnungen in der Kappe erstrecken und für ein Verformungswerkzeug wie etwa ein erhitztes, erweichendes Werkzeug zugänglich sind. Nach der Befestigung der Kappe an dem Chassis werden die freien Enden der Zapfen verformt, indem sie mit dem mittels Wärme erweichenden Werkzeug erhitzt werden, sodass sie Köpfe oder Kappen bilden, deren Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser der Öffnungen in der Kappe ist, wodurch es sehr schwer wird, die Kappe von dem Chassis zu lösen.
In WO 95/03078 ist eine Behälter- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit offenbart, die einen Pumpmechanismus umfasst, der eine Membran beinhaltet, deren eine Seite eine Pumpkammer bestimmt und deren andere Seite eine Druckregelkammer bestimmt.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine verbesserte Behälter- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung der vorstehenden Gattung bereitzustellen, die zum Aufnehmen und zur Ausgabe von Tinte in einem Tintenstrahldrucker verwendbar ist.
Es ist außerdem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Behälter- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit mit einer verbesserten, in sich abgeschlossenen Pumpvorrichtung bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung der vorstehenden Gattung bereitzustellen, die zum Aufnehmen und zur Ausgabe von Tinte in einem Tintenstrahldrucker verwendbar ist.
Es ist außerdem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Behälter- und Ausgabevorrichtung für Drucktinte für einen Tintenstrahldrucker mit einer steifen Polymerumhüllung mit allgemein rechteckigem Querschnitt bereitzustellen, die einen flexiblen, Tinte enthaltenden Beutel beinhaltet, wobei die längeren Seiten der Hülle einer Verwölbung widerstehen. Insbesondere besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Behälter- und Ausgabevorrichtung für Tinte der vorstehenden Gattung bereitzustellen, welche leicht an einer zugehörigen Chassisstruktur angebaut werden kann, und zwar ohne die Notwendigkeit einer Heißversiegelung der steifen Hülle und der Chassisstruktur aneinander.
Für ein weiteres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Aufgaben wird die Aufmerksamkeit auf die Zeichnung und die folgende kurze Beschreibung derselben, auf die detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung sowie auf die anhängenden Ansprüche gehenkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Behälter- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine auseinandergezogene Ansicht der Vorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3 ist eine an der Linie 3-3 aus Fig. 1 genommene Ansicht der Vorrichtung aus den Fig. 1 und 2 von oben;
Fig. 4 ist eine entlang der Linie 4-4 aus Fig. 5 genommene Ansicht einer Komponente der Vorrichtung aus den Fig. 1-3 von oben;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Komponente aus Fig. 4;
Fig. 6 ist eine entlang der Linie 6-6 aus Fig. 5 genommene Ansicht der Komponente aus den Fig. 4 und 5 von oben;
Fig. 7 ist eine entlang der Linie 7-7 aus Fig. 3 genommene fragmentarische Schnittansicht in vergrößertem Maßstab;
Fig. 8 ist eine fragmentarische auseinandergezogene Ansicht eines Teils der Vorrichtung der Fig. 1-7;
Fig. 9 ist eine Fig. 8 ähnliche fragmentarische Ansicht, welche die Elemente aus Fig. 8 in zusammengesetzter Lagebeziehung zueinander zeigt;
Fig. 10 ist eine fragmentarische Schnittansicht, die eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und die
Fig. 11-15 sind der Fig. 10 ähnliche Ansichten, die alternative Ausführungsformen eines Bestandteils derselben zeigen.

Detaillierte Beschreibung

Eine Behälter- und Ausgabevorrichtung für Tinte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Die Vorrichtung 10 weist eine harte Schutzhülle 12 auf, welche einen flexiblen Beutel 14 zum Einschließen von Tinte enthält. Die Hülle 12 ist an einem Grundrahmen oder Chassis 16 befestigt, welcher/s eine Pumpe 18 und einen Flüssigkeitsauslass 20 umfasst. An dem Chassis 16 ist eine Schutzkappe 22 befestigt, und an die Außenseite des Hüllen- und Kappenteils 12, 22 der Vorrichtung 10 ist ein Etikett 24 geklebt, um die Hülle 12, das Chassis 16 und die Kappe 22 fest miteinander zu verbinden. Die Kappe 22 ist mit Öffnungen versehen, welche einen Zugriff auf die Pumpe und den Flüssigkeitsauslass ermöglichen.
Die Vorrichtung 10 ist dazu angepasst, auswechselbar in einen Dockplatz (nicht gezeigt) in einem Tintenstrahldrucker eingesetzt zu werden. Wenn die Vorrichtung 10 in den Drucker eingesetzt ist, ist ein Flüssigkeitseinlass an dem Dockplatz dazu angepasst, in den Flüssigkeitsauslass 20 einzugreifen, um einen Tintenfluss aus der Vorrichtung 10 zu dem Drucker zu ermöglichen. Ein Betätigungsglied (nicht gezeigt) an dem Dockplatz ist dazu angepasst, in Anlage an die Pumpe 18 zu kommen. Die Betätigung des Betätigungsglieds bewirkt, dass die Pumpe 18 Tinte in einer Reihe kleiner Dosen eines vorgegebenen Volumens aus dem Vorratsbehälter 14 durch den Flüssigkeitsauslass 20 an den Flüssigkeitseinlass des Dockplatzes und dann an den Drucker bereitstellt.
An dem Chassis 16 ist eine Einfüllöffnung 32 an einem Ende und eine Austrittsöffnung 34 an dem anderen Ende vorgesehen. Durch die Einfüllöffnung 32 kann Tinte in die Tintenversorgung eingefüllt werden, während Luft, welche durch die hinzugefügte Tinte verdrängt wird, durch die Austrittsöffnung 34 abgeführt wird. Nachdem die Tintenversorgung gefüllt ist, wird die Einfüllöffnung 32 mit einer Kugel 35, welche in die Einfüllöffnung 32 gepresst wird, versiegelt.
Eine Pumpkammer 36 mit einem offenen Boden ist an der Unterseite des Chassis 16 innerhalb einer steifen, umlaufenden Wand 37 ausgebildet, welche vorzugsweise einstückig mit dem Chassis 16 ausgebildet ist. Wie später detaillierter beschrieben ist, kann die Kammer 36 unter Druck gesetzt werden, sodass Tinte an den Drucker geliefert wird, ohne das Innere des Beutels 14 unter Druck zu setzen. An der Oberseite der Kammer 36 ist eine Einlassöffnung 38 vorgesehen, durch welche Tinte aus dem Beutel 14 durch Schwerkraft und/oder durch einen Unterdruck in der Kammer 36 in die Kammer 36 eintreten kann. Eine Auslassöffnung 40, durch welche Tinte aus der Kammer 36 ausgestoßen werden kann, ist ebenfalls vorgesehen.
Ein Rückschlag-Klappenventil 42, welches an der Unterseite der Einlassöffnung 38 vorgesehen ist, dient dazu, den Rückfluss von Tinte aus der Kammer 36 in den Beutel 14 zu begrenzen. Das Klappenventil 42 ist ein rechteckiges Stück aus flexiblem Material. In der dargestellten Ausführungsform ist das Ventil 42 über der Unterseite der Einlassöffnung 38 angeordnet und ist an den Mittelpunkten seiner kurzen Seiten an dem Chassis 16 durch Wärmeeinwirkung befestigt, was auch als Heißverkerbung oder Pressschweissung bezeichnet wird. Wenn der Druck in der Kammer 36 unter denjenigen in dem Beutel 14 sinkt, biegen sich jeweils die nicht verkerbten Seiten des Ventils 42, sodass ein Fließen von Tinte durch die Einlassöffnung 38 und in die Kammer 36 möglich wird. Durch das Heißverkerben des Ventils 42 an dem Chassis 16 entlang zweier gegenüberliegender Seiten ist eine geringere Biegung des Ventils 42 erforderlich oder möglich, als es der Fall wäre, wenn das Ventil 42 nur entlang einer einzigen Seite verschweisst wäre, wodurch sichergestellt ist, dass es sich sicherer schließt, und dieser Effekt wird dadurch verstärkt, dass das Heißverkerben an den Mittelpunkten der kürzeren Seiten, im Gegensatz zu den längeren Seiten, erfolgt.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Klappenventil 42 aus einem zweilagigen Material hergestellt. Die äußere Lage ist eine 0,0015 Zoll dicke Schicht aus Polyethylen geringer Dichte. Die innere Lage ist eine 0,0005 Zoll dicke Schicht aus Polyethylenterephtalat (PET). Das dargestellte Klappenventil 42 ist etwa 5, 5 Millimeter breit und 8,7 Millimeter lang. Ein solches Material ist dicht gegenüber einem Tintenfluss durch dieses, wenn sich das Ventil 42 in seiner geschlossenen Stellung befindet.
Der Boden der Kammer 36 ist mit einer flexiblen Membran 44 abgedeckt. Die Membran 44 ist etwas größer als die Öffnung an der Unterseite der Kammer und ist um den freien Rand der die Kammer 36 bildenden umlaufenden Wand 37 herum abgedichtet oder versiegelt. Das überschüssige Material in der zu groß bemessenen Membran 44 ermöglicht, dass sich die Membran nach oben und unten biegen kann, um das Volumen der Kammer 36 zu ändern. Bei der dargestellten Vorrichtung ermöglicht die Verschiebung der Membran 44 eine Volumenänderung der Kammer 36 um etwa 0,7 Kubikzentimeter. Das vollständig ausgedehnte Volumen der dargestellten Kammer 36 beträgt etwa 2, 2 bis 2,5 Kubikzentimeter.
In der dargestellten Ausführungsform ist die Membran 44 aus einem mehrlagigen Material mit einer 0,0005 Zoll dicken Schicht aus Polyethylen geringer Dichte, einer Haftschicht, einer 0,00048 Zoll dicken Schicht aus metallisiertem Polyethylenterephtalat (PET), einer Haftschicht sowie einer 0,0005 Zoll dicken Schicht aus Polyethylen geringer Dichte hergestellt. Natürlich können auch andere geeignete Materialien verwendet werden, um die Membran 44 zu bilden. Die Membran 44 ist in der dargestellten Ausführungsform unter Verwendung herkömmlicher Verfahren an dem freien Rand der Wand 37 der Kammer 36 pressverschweisst. Während des Vorgangs des Heißverkerbens oder Pressschweissens wird das Polyethylen geringer Dichte in der Membran etwaige Falten oder Knitter in der Membran 44 abdichten. Die Membran 44 ist somit undurchlässig gegenüber einem Durchgang von Sauerstoff und Feuchtigkeit durch diese, wodurch die Tinte in der Kammer 36 vor einer Qualitätsminderung durch Exposition gegenüber irgendeiner solchen Substanz geschützt ist.
In der Kammer 36 ist angrenzend an die Membran 44 eine Druckplatte 46 angeordnet, wobei die Druckplatte 46 in Bezug auf die Kammer 36 als Kolben dient. Eine Pumpfeder 48, die in der dargestellten Ausführungsform aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, spannt die Druckplatte 46 gegen die Membran 44 vor, um die Membran nach außen zu drücken und die Größe der Kammer 36 zu erweitern. Ein Ende der Pumpfeder 38 wird auf einem an der Oberseite der Kammer 36 ausgebildeten Zapfen oder Dorn 50 aufgenommen, und das andere Ende der Pumpfeder 48 wird auf einem an der Druckplatte 46 ausgebildeten Dorn 52 aufgenommen, um die Pumpfeder 48 in ihrer Stellung zu halten. Die Druckplatte 46 ist in der dargestellten Ausführungsform aus Polyethylen hoher Dichte ausgebildet.
Ein hohler zylindrischer Vorsprung 54 erstreckt sich von dem Chassis 16 aus nach unten, um das Gehäuse des Flüssigkeitsauslasses 20 zu bilden, wobei der Vorsprung 54 einstückig mit dem Chassis 16 ausgebildet ist. Ein Loch 56 des hohlen Vorsprungs 54 weist an seinem unteren Ende eine Verengung 54a auf. Eine Abdichtkugel 58, die in der dargestellten Ausführungsform aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, ist in dem Loch 56 angeordnet. Die Abdichtkugel 58 ist derartig bemessen, dass sie sich in dem Loch 56 frei bewegen kann, aber nicht durch den Verengungsteil 54a desselben treten kann. Eine Abdichtfeder 60 ist in dem Loch 56 angeordnet, um die Abdichtkugel 58 gegen die Verengung 54a zu drücken, um eine Abdichtung zu bilden und ein Fließen von Tinte durch den Flüssigkeitsauslass zu verhindern. Eine Rückhaltekugel 62, die in der dargestellten Ausführungsform aus rostfreiem Stahl hergestellt ist, ist in die Oberseite des Lochs eingepresst, um die Abdichtfeder 60 an ihrem Platz zu halten. Das Loch 56 ist so konfiguriert, dass ein freies Fließen von Tinte an der Rückhaltekugel 62 vorbei und in das Loch möglich ist.
An der Oberseite des Chassis 16 ist ein erhöhter Verteiler 64 ausgebildet. Der Verteiler 64 bildet einen zylindrischen Vorsprung um die Oberseite der Einfüllöffnung 32 und einen ähnlichen Vorsprung um die Oberseite der Einlassöffnung 38 herum, sodass diese Öffnungen jeweils isoliert sind. Der Verteiler 64 erstreckt sich um die Basis des Flüssigkeitsauslasses 20 und der Auslassöffnung 40 herum, so dass eine nach oben offene Rinne 66 gebildet ist, welche die beiden Auslässe verbindet.
Der flexible Tintenbeutel 14 ist an der Oberseite des Verteilers 64 befestigt, so dass er eine obere Abdeckung für die Rinne 66 bildet. In der dargestellten Ausführungsform wird dies durch Heissverkerben oder Pressschweissung einer rechteckigen Kunststofffolie 68 an der Oberseite des Verteilers 64 erreicht, um die Rinne 66 zu umgeben. In der dargestellten Ausführungsform ist das Chassis 16 aus Polyethylen hoher Dichte ausgebildet, und die Plastikfolie ist aus 0,002 Zoll dickem Polyethylen geringer Dichte. Diese beiden Materialien können unter Verwendung herkömmlicher Verfahren leicht heiß miteinander verkerbt oder pressverschweisst werden und sind außerdem leicht wiederverwertbar.
Nachdem die Plastikfolie 68 an dem Chassis 16 befestigt ist, wird die Folie zusammengefaltet und um ihre beiden Seiten und die Oberseite herum versiegelt, um den flexiblen Tintenbeutel 14 auszubilden. In der dargestellten Ausführungsform kann wiederum ein Heißverkerben bzw. Pressverschweissung angewendet werden, um den Umfang des flexiblen Beutels 14 zu versiegeln. Die Kunststofffolie über der Einfüllöffnung 32 und über der Einlassöffnung 38 kann durchstoßen, aufgestochen oder anderweitig entfernt werden, so dass der Fluss von Tinte durch diese Öffnungen nicht blockiert wird.
Obwohl der flexible Beutel 14 eine ideale Möglichkeit bietet, Tinte einzuschließen, könnte er leicht aufgestochen werden oder zerreißen, und er ermöglicht einen relativ starken Wasserverlust aus der Tinte. Dementsprechend ist der Beutel 14, um diesen zu schützen und um einen Wasserverlust einzuschränken, in einer Schutzhülle 12 eingeschlossen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Hülle 12 aus geklärtem Polypropylen hergestellt, welches ausreichend durchscheinend ist, um eine Überprüfung der Tinte in dem richtigen Betrieb des Druckers angemessenes Volumen an Tinte übrig ist. Es ist festgestellt worden, dass eine Dicke von etwa einem Millimeter einen robusten Schutz bietet und einen inakzeptablen Wasserverlust aus der Tinte verhindert. Das Material und die Dicke der Hülle können bei anderen Ausführungsformen jedoch verschieden sein.
Die Oberseite der Hülle 12 weist eine Anzahl erhöhter Rippen 70 auf, um das Greifen der Hülle 12 zu erleichtern, wenn diese an dem Dockplatz eingesetzt oder aus diesem entfernt wird. An jeder Seite der Hülle 12 steht seitlich eine vertikale Rippe 72 vor. Die vertikale Rippe 72 kann in einem Schlitz (nicht gezeigt) an dem Dockplatz aufgenommen werden, um eine seitliche Stütze und Stabilität für die Tintenversorgung zu bieten, wenn diese in dem Drucker angeordnet ist. An der Unterseite der Hülle 12 sind zwei umfängliche Rillen oder Vertiefungen 76 vorgesehen, welche in Anlage an zwei umfängliche Rippen oder Wülste 78 kommen, die an einer nach unten reichenden, umlaufenden Wand 79 des Chassis 16 ausgebildet sind, um die Hülle 12 an dem Chassis 16 in einer Schnapppassung zu befestigen.
Die Befestigung zwischen der Hülle 12 und dem Chassis 16 sollte vorzugsweise ausreichend anliegend sein, um eine versehentliche Trennung des Chassis von der Hülle zu verhindern und um einem Fluss von Tinte aus der Hülle zu widerstehen, falls der flexible Vorratsbehälter undicht werden sollte. Es ist jedoch auch wünschenswert, dass die Befestigung keine hermetische Abdichtung bildet, um ein langsames Eindringen von Luft in die Hülle zu ermöglichen, und zwar in dem Maße, wie Tinte aus dem Vorratsbehälter 14 entleert wird, um den Druck in der Hülle allgemein gleich dem Umgebungsdruck zu halten. Ansonsten könnte sich ein Unterdruck innerhalb der Hülle entwickeln und das Fließen von Tinte aus dem Vorratsbehälter verhindern. Das Eindringen von Luft sollte jedoch begrenzt sein, um eine hohe Feuchtigkeit in der Hülle aufrechtzuerhalten und einen Wasserverlust aus der Tinte zu minimieren.
In der dargestellten Ausführungsform weisen die Hülle 12 und der flexible Beutel 14, welchen selbige enthält, eine Aufnahmefähigkeit für Tinte von etwa dreißig Kubikzentimeter auf. Die Hülle ist etwa 67 Millimeter breit, 15 Millimeter dick und 60 Millimeter hoch. Der flexible Beutel 14 ist so bemessen, dass er die Hülle ohne übermäßig überschüssiges Material ausfüllt. Natürlich können in Abhängigkeit von den speziellen Anforderungen eines gegebenen Druckers auch andere Abmessungen und Formen verwendet werden.
Um die Vorrichtung 10 zu füllen, kann Tinte durch die Einfüllöffnung 32 eingespritzt werden. Beim Füllen dehnt sich der flexible Beutel 14 so aus, dass er im Wesentlichen die Hülle 12 ausfüllt. Während Tinte in den Beutel eingefüllt wird, kann die Abdichtkugel 58 heruntergedrückt werden, um den Flüssigkeitsauslass zu öffnen, und es kann ein Unterdruck an dem Flüssigkeitsauslass 20 angelegt werden. Der Unterdruck an dem Flüssigkeitsauslass bewirkt, dass Tinte aus dem Beutel 14 die Kammer 36, die Rinne 66 und das Loch 56 des zylindrischen Vorsprungs 54 derartig ausfüllt, dass wenig, wenn überhaupt, Luft in Kontakt mit der Tinte verbleibt. Der an dem Flüssigkeitsauslass 20 anlegte Unterdruck beschleunigt außerdem den Füllvorgang. Um das schnelle Füllen des Beutels weiter zu erleichtern, ist eine Austrittsöffnung 34 vorgesehen, um das Entweichen von Luft aus der Hülle zu ermöglichen, während sich der Vorratsbehälter ausdehnt. Wenn die Tintenversorgung gefüllt ist, wird eine Kugel 35 in die Einfüllöffnung 32 gepresst, um das Entweichen von Tinte oder das Eindringen von Luft zu verhindern.
Natürlich gibt es eine Reihe anderer Möglichkeiten, welche ebenfalls genutzt werden können, um die Behälter- und Ausgabevorrichtung für Tinte zu füllen. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, die gesamte Vorrichtung vor dem Füllen mit Tinte mit Kohlendioxid zu spülen. Auf diese Weise wird das während des Füllvorgangs in der Vorrichtung etwaig eingeschlossene Gas Kohlendioxid und nicht Luft sein. Dies kann vorzuziehen sein, da Kohlendioxid in einigen Tinten löslich ist, während Luft dies nicht ist. Im Allgemeinen ist es vorzuziehen, so viel Gas wie möglich aus der Vorrichtung zu entfernen, sodass keine Blasen oder Ähnliches an den Druckkopf oder die nachlaufende Röhre kommen.
Nachdem der Vorratsbehälter gefüllt ist, wird die Schutzkappe 22 auf der Vorrichtung 10 angeordnet. Die Schutzkappe ist mit einer Rille 80 versehen, welche eine Rippe 82 an dem Chassis aufnimmt, um die Kappe an dem Chassis zu befestigen. Die Kappe trägt einen Ansatz 84, welcher die Austrittsöffnung 34 verstopft, um den Luftstrom in das Chassis hinein zu begrenzen und einen Wasserverlust aus der Tinte zu reduzieren. Ein Zapfen 86 erstreckt sich von jedem Ende des Chassis 16 aus und wird in einer Öffnung in der Kappe 22 aufgenommen, um die Ausrichtung der Kappe zu unterstützen und um die Kupplung zwischen der Kappe und dem Chassis zu verstärken. Die freien Enden der Zapfen 86, welche sich über die Öffnungen der Kappe 22 hinaus erstrecken, werden, nachdem sich die Kappe 22 an ihrem Platz befindet, vorzugsweise verformt, beispielsweise indem sie mit einem aufgeheizten Werkzeug berührt werden, um eine gegen unberechtigte Eingriffe gesicherte Befestigung der Kappe 22 an dem Chassis 16 zu bieten. Ferner wird das Etikett 24 auf die Seiten der Vorrichtung 10 geklebt, um die Hülle 12, das Chassis 16 und die Kappe 22 fest zusammenzuhalten. In der dargestellten Ausführungsform wird ein heiß schmelzender Kleber verwendet, um das Etikett in einer Weise anzukleben, die verhindert, dass das Etikett abgezogen werden kann, und welche eine unberechtigte Manipulation der Tintenversorgung verhindert.
Die Kappe 22 in der dargestellten Ausführungsform ist mit einer vertikalen Rippe 90 versehen, welche an jeder Seite vorsteht. Die Rippe 90 stellt eine Verlängerung der vertikalen Rippe 72 an der Hülle dar und wird in dem im Dockplatz vorgesehenen Schlitz in ähnlicher Weise wie die vertikale Rippe 72 aufgenommen. Zusätzlich zu der Rippe 90 weist die Kappe 22 vorstehende Verschlüsselungselemente 92 auf, die an jeder Seite der Rippe 90 angeordnet sind. Eines oder mehrere der Verschlüsselungselemente 92 können optional weggelassen oder verändert werden, sodass eine eindeutige Kennzeichnung der speziellen Tintenversorgung nach Farbe oder Typ gegeben ist. Dazu passende Verschlüsselungsmittel (nicht gezeigt), welche einen speziellen Typ oder eine Farbe der Tintenversorgung kennzeichnen, können an dem Dockplatz ausgebildet sein. Auf diese Weise kann ein Benutzer nicht versehentlich eine Tintenversorgung des falschen Typs oder der falschen Farbe in einen Dockplatz einsetzen. Diese Anordnung ist insbesondere für einen Mehrfarbendrucker vorteilhaft, bei welchem aneinandergrenzende Dockplätze für Tintenversorgungen verschiedener Farben vorgesehen sind.
Fig. 10 stellt eine alternative Ausführungsform einer Pumpkammer 136 zur Verwendung anstatt der Pumpkammer 36 der Ausführungsform der Fig. 1-9 dar. Die Pumpkammer 136 wird durch eine steife, umlaufende Wand 137 gebildet, die integral mit einem Grundrahmen oder Chassis 116 durch Spritzguss aus einem Polymermaterial ausgebildet ist. Ein Pumpglied oder -element 146, das in Form einer Blattfeder vorgesehen ist, kann in der Kammer ausgelenkt werden, wobei die Blattfeder 146 dadurch die Funktionen der separaten Druckplatte 46 und der Pumpfeder 48 der Ausführungsform der Fig. 1-9 kombiniert, da die Blattfeder 146 am Ende eines Druckzyklus selbst in ihre Ausgangs- oder Startposition zurückkehren wird. In jedem Fall wird das Innere der Pumpkammer durch eine flexible Folie 144, die über der Blattfeder 146 liegt und mit der umlaufenden Wand 137 verbunden ist, abgedichtet, und beinhaltet ein Rückschlagventil 142, das funktionell dem Rückschlagventil 42 der Ausführungsform der Fig. 1-9 entspricht und strukturell entsprechen kann. Die Blattfeder 146 stützt sich an einer Wand 150, die funktionell dem Dorn 50 der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 entspricht, in der Kammer 136 ab. Die Pumpkammer 136 weist außerdem eine Auslass- 120 und eine Einlassöffnung 138 auf, welche funktionell der Auslass- 20 bzw. der Einlassöffnung 38 der Ausführungsform der Fig. 1-9 entsprechen.
Die Fig. 11-15 stellen alternative Federn 246, 346, 446, 546, bzw. 646 dar, die anstatt der Blattfeder 146 der Ausführungsform aus Fig. 10 verwendet werden können. Jede der Federn 246, 346, 446, 546, 646 kann leicht durch Strangpressen aus geeignetem Polymermaterial ausgebildet werden und dann auf ihre gewünschte Breite geschnitten werden. Wenn sie in dieser Weise ausgebildet werden, werden die Federn 246, 346, 446, 546, 646 jeweils korrosionsresistent sein, im Gegensatz zu der metallischen Blattfeder 146 (oder der Feder 48), soweit diese nicht aus rostfreiem Stahl oder einem anderen korrosionsbeständigen Metall ausgebildet ist. In jedem Fall werden die Federn 246, 346, 446, 546, 646 in den Pumpkammern 236, 336, 436, 536 bzw. 636 aufgenommen, welche funktionell den Pumpkammern 36, 136 entsprechen, und werden durch flexible Folien 244, 344, 444, 544 bzw. 644, die in Struktur und Funktion den flexiblen Folien 44, 144 entsprechen, abgedeckt.
Die Behälter- und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit der vorliegenden Erfindung ist speziell als eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Ausgeben eines Vorrats an Drucktinte in einem Tintenstrahldrucker als eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden. Es wird jedoch auch erwogen, dass die vorliegende Erfindung leicht zum Einschließen und Ausgeben anderer Newtonscher Flüssigkeiten (Flüssigkeiten mit geringer Viskosität) angepasst werden kann.
Obgleich vorliegend die von den Erfindern zum Datum der Einreichung als beste erachtete Art und Weise der Ausführung vorliegender Erfindung aufgezeigt und beschrieben worden ist, wird für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass geeignete Modifikationen, Änderungen und dergleichen erfolgen können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wobei dieser Schutzumfang allein durch die Merkmale der anhängenden Ansprüchen begrenzt ist.

Claims

1. Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit, umfassend:

eine steife, generell becherförmige, äußere Hülle (12) mit einem offenen Ende;

ein Grundrahmen (16), der am offenen Ende der Hülle befestigt ist und einen Pumpmechanismus (18) mit einem Flüssigkeitsauslass trägt, wobei der Pumpmechanismus zur Betätigung durch einen äußeren Betätiger ausgebildet ist;

ein flexibler Beutel (14) mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende, wobei das geschlossene Ende innerhalb der Hülle angeordnet ist und das offene Ende in Flüssigkeitsverbindung mit dem Pumpmechanismus steht;

ein Rückschlagventil (42), das den flexiblen Beutel von dem Pumpmechanismus trennt und den Flüssigkeitsstrom von dem flexiblen Beutel in den Pumpmechanismus ermöglicht, während der Flüssigkeitsstrom von dem Pumpmechanismus in den flexiblen Beutel verhindert wird, so dass die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsauslass abgegeben wird,

mit folgenden Merkmalen des Pumpmechanismus:

eine steife, umlaufende Wand (37) erstreckt sich nach außen von dem Grundrahmen und bestimmt eine Pumpkammer (36);

ein Pumpenglied (46) in Verbindung mit der Pumpkammer und in dieser hin und her beweglich ist von einer Stelle außerhalb des Grundrahmens betätigbar und in die Ausgangsposition rückführbar, nachdem es während eines Pumpzyklus aus der Ausgangsposition heraus bewegt worden ist; und

ein flexibler Film oder eine Folie (44) sitzt über dem Pumpenglied und ist abdichtend mit der umlaufenden Wand in umlaufender Form verbunden.

2. Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Film im wesentlichen undurchdringlich für Sauerstoff und Feuchtigkeitsdampf ist.

3. Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Film ein Polymermaterial mit einem metallisierten Überzug umfasst.

4. Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundrahmen aus einem Polymermaterial geformt ist und dass die umlaufende Wand und der Grundrahmen integral zueinander als einzelnes Stück geformt sind.

5. Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenglied eine Blattfeder umfasst, die in die Ausgangsposition am Ende eines Pumpzyklus von selbst zurückkehrt.

6. Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung aus einem steifen Polymermaterial geformt ist und einen Querschnitt mit einem ersten Paar von sich gegenüber stehenden Seiten und mit einem zweiten Paar von sich gegenüber stehenden Seiten aufweist, wobei die Seiten des ersten Paares der sich gegenüber liegenden Seiten im wesentlichen länger als die Seiten des zweiten Paares sich gegenüber liegender Seiten ist, und dass jede der Seiten des ersten Paares nach außen hinsichtlich ihrer Gestalt gebogen ist, wobei das erste Paar der Seiten im wesentlichen gegenüber Verwindung widerstandsfähig ist.

7. Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Grundrahmen (16) eine obere Wand mit einer darin angebrachten Öffnung aufweist,

dass die Öffnung in Flüssigkeitsverbindung mit dem Pumpmechanismus steht,

dass das Rückschlagventil (42) in Form eines dünnen, flexiblen, rechteckigen Films eines flüssigkeitsdichten Materials vorliegt, das die Öffnung in der oberen Wand des Grundrahmens überdeckt,

dass der dünne Film an der oberen Wand durch Wärmeeinwirkung befestigt ist, so dass ein Teil des dünnen Filmes sich mit Bezug auf die obere Wand frei biegen kann, und

dass der dünne Film an der oberen Wand nur zwischen den Enden eines sich gegenüber stehenden Paares der Seiten des dünnen Films durch die Wärmeeinwirkung verbunden ist.

8. Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Paar der sich gegenüber stehenden Seiten des dünnen Films kürzer als jedes andere sich gegenüber stehende Paar von Seiten des dünnen Films ist.

9. Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (20) des Pumpmechanismus einen zylindrischen Vorsprung (54) aufweist, der mit dem Grundrahmen (16) als einzelnes Stück integral geformt ist.

10. Behältnis und Ausgabevorrichtung für Flüssigkeit nach einem der Ansprüche der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Flüssigkeit um Drucktinte der Art, wie in einem Tintenstrahldrucker verwendet, handelt.