DE69710977T2

DE69710977T2 - Automatische Tintenverbindung zwischen Behälter und Druckerwagen

Info

Publication number: DE69710977T2
Application number: DE69710977T
Authority: DE
Inventors: Winthrop D. Childers; Ted Lee; Jaren D. Marler; Pawlowski, Jr.
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2017-07-29
Also published as: EP0832748A3; JPH10128992A; EP0832748A2; US5971529A; JP4122077B2; EP0832748B1; DE69710977D1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldrucker und insbesondere auf einen Tintenstrahldrucker, der einen Abtastdruckkopf mit einem feststehenden Tintenvorrat aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Tintenstrahldrucker sind gut bekannt. Ein allgemeiner Typ von Tintenstrahldrucker verwendet eine austauschbare Tintenkassette, die einen Druckkopf und einen Tintenvorrat enthält, der in der Druckkassette enthalten ist. Die Druckkassette soll nicht nachfüllbar sein, und wenn der anfängliche Tintenvorrat aufgebraucht ist, wird die Druckkassette entsorgt und eine neue Druckkassette wird in dem Abtastwagen installiert. Ein häufiger Austausch der Druckkassette führt zu relativ hohen Betriebskosten.
Der Druckkopf weist eine verwendbare Lebensdauer auf, die wesentlich länger ist als die Zeit, die benötigt wird, um die Tinte in der Druckkassette zu entleeren. Es ist bekannt, Druckkassetten durch Erzeugen einer Öffnung durch die Druckkassette und manuelles Nachfüllen der Druckkassette mit Tinte intermittierend nachzufüllen. Diese Nachfüllverfahren erfordern jedoch eine Manipulation durch den Benutzer und sind aus verschiedenen anderen Gründen nicht wünschenswert,
Es ist außerdem bekannt, ein externes feststehendes Tintenreservoir bereitzustellen, der über eine Röhre mit der Abtastdruckkassette verbunden ist, diese Typen von Drucksystemen weisen jedoch verschiedene Nachteile auf, einschließlich unerwünschter Schwankungen bei dem Tintendruck in der Druckkassette, einer unzuverlässigen und komplexen Fluidabdichtung zwischen der Druckkassette und dem externen Tintenvorrat, erhöhte Druckergröße aufgrund der Verbindung des externen Tintenvorrats mit der Druckkassette, Blockierung in dem Tintenzuführsystem, Luftansammlung in den Röhren, die zu der Druckkassette führen, Auslaufen von Tinte, hohe Kosten und Komplexität.
Was benötigt wird, ist ein verbesserter Tintenstrahldrucker mit einer austauschbaren Druckkassette und einem getrennten Tintenzuführsystem, das mit der Druckkassette verbindbar ist.
Das Dokument EP-A-0792748 ist Stand der Technik gemäß Artikel 54(3)EPÜ. Dieses Dokument offenbart ein Drucksystem mit einer Druckkassette, die einen Druckkopf zum Empfangen von elektrischen Signalen und ansprechend darauf zum Ausstoßen von Tintentröpfchen umfaßt. Die Druckkassette weist ein Tintenreservoir in Fluidkommunikation mit dem Druckkopf auf. Die Druckkassette weist ein Tinteneingangstor zum Empfangen von Tinte von einer Quelle außerhalb der Druckkassette mit einen ersten Verbindungsbauglied in Fluidkommunikation mit dem Tintenreservoir auf. Das erste Verbindungsbauglied bildet eine luftdichte Fluidverbindung zu einem zweiten Verbindungsbauglied auf einem Abtastwagen in einem Drucker. Die Verbindung ist ein Zwei-Schritt-Prozeß, bei dem entweder die Fluidverbindung zuerst hergestellt wird und dann die resultierende Druckkassette in den Wagen eingefügt wird, oder die Druckkassette zuerst in den Wagen eingefügt wird und dann die Fluidverbindung hergestellt wird.
Das Dokument US 4183031 offenbart eine Tintenvorratsverbindung sowohl zu einem austauschbaren Druckkopf als auch dem Tintenvorratsbehälter eines Tintenstrahldruckersystems des asynchronen Volumenverschiebungströpfchenausstoßtyps. Der Tintenvorrat umfaßt eine Einrichtung zum automatischen Abschließen der Tintenvorratsleitung, um sowohl den Verlust von Tinte als auch das Eindringen von Luft in den Behälter zu verhindern.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Drucksystem und ein Verfahren zum Verwenden eines Drucksystems vorgesehen, wie es in den angehängten Ansprüchen definiert ist.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt ein Tintenstrahldrucker eine austauschbare Tintenkassette, die in einen Abtastwagen eingefügt wird. Eine Tintenröhre erstreckt sich von dem Abtastwagen zu einem getrennten Tintenvorrat, der in dem Drucker positioniert ist. Eine Fluidverbindung auf der Druckkassette verbindet zu einer Fluidverbindung auf dem Wagen, wenn die Druckkassette in den Wagen eingefügt ist, um die Fluidverbindung zwischen dem externen Tintenvorrat der Druckkassette fertigzustellen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Fluidverbindung zwischen der Druckkassette und der Tintenröhre einfach durch Plazieren der Druckkassette in ein Abteil in dem Abtastwagen hergestellt. Ein Druckregler, der sich in oder außerhalb der Druckkassette befinden kann, regelt den Tintenfluß von dem externen Vorrat zu der Druckkassette. Der externe Tintenvorrat kann unter Druck stehen oder nicht unter Druck stehen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Tintenstrahldruckers, der die vorliegende Erfindung umfaßt.
Fig. 1B ist eine Draufsicht eines weiteren Tintenstrahldruckers, der die vorliegende Erfindung umfaßt.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Tintenzuführsystems und des Wagens eines Tintenstrahldruckers eines weiteren Ausführungsbeispiels, der die vorliegende Erfindung umfaßt.
Fig. 3A stellt den bevorzugten Wagen mit einem Ausführungsbeispiel der Druckkassette im Querschnitt dar.
Fig. 3B ist eine perspektivische Ansicht auf einen Wagen, bei dem eine Druckkassette eingebaut ist.
Fig. 3C stellt die Verwendung einer flexiblen Röhre dar, die mit einem starren Winkelbauglied und einem Verteiler verbunden ist.
Fig. 3D ist eine Draufsicht eines Wagens, der die flexible Röhre von Fig. 3C umfaßt.
Fig. 3E ist eine Draufsicht eines Wagens ohne einen Verteiler, der eine flexible Röhre umfaßt, die mit einem starren Winkelbauglied verbunden ist.
Fig. 3F ist eine perspektivische Ansicht eines Wagens ohne einen Verteiler, der eine flexible Röhre umfaßt, die mit einem starren Winkelbauglied verbunden ist.
Fig. 4 ist eine detaillierte Ansicht der Grenzfläche zwischen den flexiblen Röhren, die mit dem externen Tintenvorrat verbunden sind, und der Fluidverbindung, die auf dem Wagen positioniert ist.
Fig. 5A ist eine perspektivische Ansicht der bevorzugten Druckkassette und des Fluidverbindungsabschnitts des Wagens.
Fig. 5B ist eine andere perspektivische Ansicht der bevorzugten Druckkassette und der Fluidverbindung des Wagens.
Fig. 5C ist eine Querschnittsansicht der Druckkassette von Fig. 5B, die nun mit der Fluidverbindung auf dem Wagen verbunden ist.
Fig. 6 ist eine vereinfachte Vorderansicht der Druckkopfanordnung auf einer bevorzugten Druckkassette.
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der Rückseite der Druckkopfanordnung.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht des Abschnitts der Druckkassette, der die Druckkopfanordnung enthält, und zeigt den Tintenfluß zu den Tintenausstoßkammern in dem Druckkopf.
Fig. 9A ist eine perspektivische Ansicht eines Abtastwagens, der vier Druckkassetten gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt.
Fig. 9B ist eine Tintenvorratsstation mit Tintenvorratskassetten, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in derselben eingebaut sind.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Druckkassette.
Fig. 11A ist eine Seitenansicht der Druckkassette von Fig. 10, die mit einer Fluidverbindung auf dem Abtastwagen verbunden ist.
Fig. 11B stellt eine austauschbare Tintenvorratskassette dar, die gerade mit dem Tintennachfülltor auf den Druckkassetten von Fig. 10 und 11A bei einem Drucker eines anderen Ausführungsbeispiels Eingriff nimmt.
Fig. 12A ist eine Seitenansicht des Wagens von Fig. 9A.
Fig. 12B ist eine Seitenansicht der Tintenvorratsstation in Fig. 9B in teilweisem Querschnitt.
Fig. 12C ist eine detaillierte Ansicht des Fluidverbindungsabschnitts, der auf der Tintenvorratsstation für die Verbindung zu einer Tintenvorratskassette positioniert ist.
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht der beiden Teile, die den Verteiler in der Tintenvorratsstation bilden.
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht der beiden Teile, die den Verteiler in dem Abtastwagen bilden.
Fig. 15 ist eine Teilschnittansicht einer Druckkassette gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 16 und 17 stellen die Verbindung zwischen der Fluidverbindung auf der Druckkassette von Fig. 15 und der Fluidverbindung auf dem Abtastwagen dar.
Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht der Druckkassette von Fig. 15 in teilweisem Querschnitt, die einen Tintendruckregler darstellt, der in jeder der hierin beschriebenen Druckkassetten enthalten sein kann.
Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht der Druckreglerunteranordnung der Druckkassette von Fig. 18 ohne den flexiblen Luftbeutel.
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht eines Druckreglerhebels in der Druckreglerunteranordnung von Fig. 19.
Fig. 21 ist eine perspektivische Ansicht der gegenüberliegenden Seite des Druckreglerhebels von Fig. 20.
Fig. 22 ist eine perspektivische Ansicht eines Akkumulatorhebels der Druckreglerunteranordnung von Fig. 19.
Fig. 23 ist eine perspektivische Ansicht eines Anschlußstücks für die Druckkassette von Fig. 18.
Fig. 24 ist eine perspektivische Ansicht des flexiblen Beutels und Anschlußstücks für die Druckkassette von Fig. 18.
Fig. 25 bis 30 sind schematische Ansichten des Prozesses zum Herstellen des flexiblen Beutels von Fig. 24.
Fig. 31 ist eine perspektivische Ansicht der Krone für die Druckkassette von Fig. 18.
Fig. 32 ist eine perspektivische Teilschnittansicht der Krone und des Druckreglers von Fig. 19, wobei der Akkumulator entfernt ist.
Fig. 33 bis. 35 sind Seitenaufrisse in teilweisem Querschnitt, die den Betrieb der Druckkassette von Fig. 18 darstellen.
Fig. 36A ist eine Explosionsansicht einer nicht unter Druck stehenden Tintenvorratskassette.
Fig. 36B ist eine Querschnittsansicht eines unter Druck stehenden Tintenbeutels, der das in Fig. 36A gezeigte Gehäuse verwenden kann.
Fig. 36C ist ein Ausführungsbeispiel einer Feder, die verwendet wird, um einen positiven Druck auf den Tintenbeutel, in Fig. 36B auszuüben.
Fig. 37 ist eine Explosionsansicht eines Tintenvorrats gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 38 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 38-38 von Fig. 37 von einem Abschnitt des Tintenvorrats von Fig. 37.
Fig. 39 ist eine Seitenansicht des Chassis des Tintenvorrats von Fig. 37.
Fig. 40 ist eine Unteransicht des Chassis von Fig. 39.
Fig. 41 ist eine perspektivische Draufsicht der Druckplatte des Tintenvorrats von Fig. 37.
Fig. 42 ist eine perspektivische Unteransicht der Druckplatte von Fig. 41.
Fig. 43 ist eine Explosions-Querschnittsansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Pumpe für die Verwendung in einem Tintenvorrat gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 44 zeigt den Tintenvorrat von Fig. 37, der in ein Andockfach eines Tintenstrahldruckers eingefügt wird.
Fig. 45 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 45-45 von Fig. 44 von einem Teil des Tintenvorrats von Fig. 37, der in das Andockfach eines Tintenstrahldruckers eingefügt wird.
Fig. 46 ist eine Querschnittsansicht, die den Tintenvorrat von. Fig. 45 vollständig in das Andockfach eingefügt zeigt.
Fig. 47 zeigt das Andockfach von Fig. 44, wobei ein Abschnitt des Andockfachs weggeschnitten ist, um einen Tinte-Leer-Detektor freizulegen.
Fig. 48A bis 48E sind Querschnittsansichten entlang der Linie 48-48 von Fig. 47 von einem Abschnitt des Tintenvorrats und des Andockfachs, die die Pumpe, die Betätigungsvorrichtung und den Tinte-Leer- Detektor in verschiedenen Betriebsstufen zeigen.
Fig. 49 ist eine perspektivische Ansicht einer Faksimilemaschine, die ein Ausführungsbeispiel des Tintenzuführsystems gestrichelt zeigt.
Fig. 50 ist eine perspektivische Ansicht eines Kopierers, der eine kombinierte Faksimilemaschine und Drucker sein kann, der ein Ausführungsbeispiel des Tintenzuführsystems gestrichelt zeigt.
Fig. 51 ist eine perspektivische Ansicht eines Großformat-Tintenstrahldruckers, die ein Ausführungsbeispiel des Tintenzuführsystems darstellt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Überblick über die Druckerausführungsbeispiele

Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Tintenstrahldruckers 10, bei dem die Abdeckung entfernt ist, der verschiedene erfindungsgemäße Merkmale umfaßt. Allgemein umfaßt ein Drucker 10 eine Ablage 12 zum Halten von unbedrucktem Papier. Wenn eine Druckoperation ausgelöst wird, wird ein Blatt Papier von der Ablage 12 in den Drucker 10 zugeführt unter Verwendung einer Blattfördervorrichtung, dann in einer U-Richtung gewendet, um sich nun in der entgegengesetzten Richtung zu der Ablagevorrichtung 12 zu bewegen. Das Blatt wird in einer Druckzone 14 angehalten und ein Abtastwagen 16, der eine oder mehrere Druckkassetten enthält, wird dann über das Blatt hin- und herbewegt, um ein Band von Tinte darauf zu drucken.
Nach einer einzigen Bewegung (Scan) oder mehreren Bewegungen wird das Blatt dann unter Verwendung eines herkömmlichen Schrittmotors und Zuführrollen 20 zu einer nächsten Position innerhalb der Druckzone 14 inkrementweise verschoben, und der Wagen 16 bewegt sich zum Drucken eines nächsten Bandes von Tinte wieder über das Blatt hin und her. Wenn das Drucken auf dem Blatt abgeschlossen ist, wird das Blatt zu einer Position oberhalb der Ablagevorrichtung 12 weitergeleitet, in dieser Position gehalten, um sicherzugehen, daß die Tinte trocken ist, und dann losgelassen.
Drucker eines alternativen Ausführungsbeispiels umfassen diejenigen mit einer Ausgabeablagevorrichtung, die an der Rückseite des Druckers 10 angeordnet ist, wobei das Blatt Papier durch die Druckzone 14 zugeführt wird, ohne in einer U-Richtung zurückgeführt zu werden.
Der Abtastmechanismus des Wagens 16 kann herkömmlich sein und umfaßt im allgemeinen einen Gleitstab 22, entlang dem der Wagen 16 gleitet, und einen kodierten Streifen 24, der durch einen Photodetektor im Wagen 16 zum genauen Positionieren des Wagens 16 optisch erfaßt wird. Ein Schrittmotor (nicht gezeigt), der unter Verwendung einer herkömmlichen Treibriemen- und Riemenscheibenanordnung mit dem Wagen 16 verbunden ist, wird zum Transportieren des Wagens 16 über die Druckzone 14 verwendet.
Die neuartigen Merkmale des Tintenstrahldruckers 10 und der anderen Tintenstrahldrucker, die in dieser Spezifizierung beschrieben sind, beziehen sich auf das Tintenzuführsystem zum Liefern von Tinte zu den Druckkassetten 18 und letztendlich zu den Tintenausstoßkammern in den Druckköpfen. Dieses Tintenzuführsystem umfaßt eine Außer-Achsen- Tintenvorratsstation 30, die austauschbare Tintenvorratskassetten 31, 32, 33 und 34 enthält, die unter Druck stehen können oder bei atmosphärischem Druck sein können. Für Farbdrucker gibt es typischerweise eine getrennte Tintenvorratskassette für schwarze Tinte, gelbe Tinte, Magenta- Tinte und Cyan-Tinte.
Vier Röhren 36 tragen Tinte von den vier austauschbaren Tintenvorratskassetten 31-34 zu den vier Druckkassetten 18.
Verschiedene Ausführungsbeispiele des Außer-Achsen- Tintenvorrats, des Abtastwagens und der Druckkassetten werden hierin beschrieben.
Fig. 1B ist eine Draufsicht eines weiteren Druckers 10, der sehr ähnlich zu den in Fig. 1A gezeigten ist, bei dem aber die Papierablage entfernt ist. Ein elektrischer Verbinder 37 ist als zwischen dem Drucker 10 und einem Personalcomputer verbunden gezeigt. Die Elemente in den verschiedenen Figuren, die mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, können identisch sein.
Fig. 2 stellt das Tintenzuführsystem eines Druckers 40 eines alternativen Ausführungsbeispiels dar. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind vier austauschbare Tintenvorratskassetten 42-45 als in einer festen Station 46 oberhalb eines Abtastwagens 48 eingebaut gezeigt. Diese spezielle Position der Station 46 und die horizontale Anordnung der Tintenvorratskassetten 42-45 führt zu einer effizienten Ausnutzung des verfügbaren Platzes innerhalb des Druckers 40. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Station 46 eigentlich überall in dem Drucker 40 positioniert sein.
Eine einzelne Druckkassette 50 ist als in den Wagen 48 eingebaut gezeigt. Vier Röhren 36, von denen jede mit einer Tintenvorratskassette 42-45 verbunden ist, sind in Fluidverbindung mit einer Gummitrennwand 52 für jedes der vier Abteile in dem Wagen 48 gezeigt. Eine hohle Nadel 60 (Fig. 3A), die als Teil jeder Druckkassette 50 gebildet ist, wird beim Drücken der Druckkassette 50 in deren zugeordnetes Abteil innerhalb des Wagens 48 durch die Gummitrennwand 52 eingefügt, so daß ein Fluidkommunikationsweg zwischen einer speziellen Tintenvorratskassette 42-45 und einer speziellen Druckkassette 50 besteht, zum Liefern eines Tintenvorrats zu der Druckkassette 50.
Ein Blatt Papier tritt durch den Bodenabschnitt des Druckers 40 in die Richtung des Pfeils 53 ein, wird dann in einer U-Richtung zurückgeleitet, und in der Richtung des Pfeils 54 durch die Druckzone 14 transportiert. Dann bewegt sich der Wagen 48 zum Drucken auf das Blatt über die Druckzone 14. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel tritt ein Blatt Papier in der Richtung des Pfeils 53 in die Druckzone 14 ein.
Elemente, die vorher bezeichnet und beschrieben wurden, werden nicht noch einmal beschrieben.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele des Wagens und der Druckkassette

Fig. 3A ist eine perspektivische Ansicht auf den Wagen 48, die die Druckkassette 50 und die Trennwand 52 im Querschnitt zeigt. Dieser Querschnitt zeigt kein Reglerventil in der Druckkassette 50, das den Druck durch Öffnen und Schließen eines Lochs 65 regelt. Eine Öffnung im Boden des Wagens 48 legt die Druckkopfposition 58 jeder Druckkassette 50 frei. Wagenelektroden 49 liegen Kontaktanschlußflächen gegenüber, die auf der Druckkassette 50 positioniert sind.
Wenn das vorher erwähnte Reglerventil geöffnet ist, ist eine hohle Nadel 60 in Fluidkommunikation mit einer Tintenkammer 61 in der Druckkassette 50. Die hohle Nadel 60 erstreckt sich durch einen selbstabdichtenden Schlitz, der durch die Mitte der Trennwand 52 gebildet ist. Dieser selbstabdichtende Schlitz wird automatisch durch die Elastizität der Gummitrennwand 52 abgedichtet, wenn die Nadel 60 entfernt wird.
Eine Kunststofftintenleitung 62 führt über das Loch 65 von der Nadel 60 zu der Tintenkammer 61. Die Leitung 62 kann auch in den Druckkassettenkörper eingebaut sein. Die Leitung 62 kann geklebt, wärmegefügt, ultraschallgeschweißt oder anderweitig an den Druckkassettenkörper befestigt sein.
Durch Röhren 36, die mit einem Kunststoffverteiler 66 verbunden sind, wird Tinte zu dem Wagen 48 geliefert. Die Röhren 36 können aus Polyvinylchlorid (PVDC), wie z. B. SaranTM, oder einem anderen geeigneten Kunststoff gebildet sein. Die Röhren 36 können außerdem aus einem sehr flexiblen Polymermaterial gebildet sein, und zum Reduzieren der Luftdiffusion durch die Röhren in PVDC getunkt sein. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die nicht unter Druck stehenden Tintenröhren 36 einen inneren Durchmesser von etwa 1,5-2,5 mm auf, während unter Druck stehende Tintenröhren 36 einen inneren Durchmesser von etwa 1 - 1,5 mm aufweisen. Der Verteiler 66 liefert mehrere 90º- Umleitungen von Tintenfluß. Ein solcher Verteiler 66 kann überflüssig sein, falls die Röhren 36 ausreichend schmal sind und ohne Knicken gebogen werden können. Ein unter Druck stehender Außerachsen-Tintenvorrat (der später beschrieben wird) kann solche schmalen Röhren verwenden. Eine Alternative zu dem Verteiler 66 ist eine Reihe von Winkeln, die aus hitzegebildeten Röhren geformt oder gebildet sind.
Ein Trennwandwinkel 71 leitet Tinte von dem Verteiler 66 zu der Trennwand 52 und trägt die Trennwand 52. Die Trennwand 52 ist unter Verwendung einer Quetschkappe 73 an dem Winkel 71 befestigt.
Für jedes einzelne Abteil 68 ist ein Balg 67 (im Querschnitt gezeigt) vorgesehen, um einen Grad einer x-, y-, und z-Bewegung der Trennwand 52 zu ermöglichen, wenn die Nadel 60 in die Trennwand 52 eingeführt wird, um die x-, y- und z-Belastung auf der Nadel 60 zu minimieren und um eine fluiddichte und luftdichte Abdichtung um die Nadel 60 sicherzustellen. Der Balg 67 kann aus Butylgummi, Hoch-ACN- Nitril oder einem anderen flexiblen Material mit niedrigen Verdampfungs- und Luftübertragungseigenschaften gebildet sein. Der Balg 67 kann eine beliebige Länge aufweisen und kann sogar eine flexible Membran sein.
Eine Feder T0 drückt die Trennwand 52 nach oben. Dies ermöglicht es der Trennwand 52, z-Toleranzen aufzunehmen, minimiert die Belastung auf die Nadel 60 und stellt eine dichte Abdichtung um die Nadel 60 sicher.
Vertiefungen 72, die auf jedem der Abteile 68 in dem Wagen 48 gebildet sind, sind mit Vorsprüngen auf jeder Druckkassette 50 ausgerichtet, um die Bewegung der Druckkassette 50 innerhalb des Abteils 68 zu begrenzen.
Ein Luftauslaß 74, der in dem Deckel der Druckkassette 50 gebildet ist, wird durch einen Druckregler in der Druckkassette 50 verwendet, der später beschrieben wird. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann ein getrennter Regler zwischen dem Außerachsen-Tintenvorrat und jeder Druckkassette 50 verbunden sein.
Fig. 3B ist eine perspektivische Ansicht des Wagens 48 von oben und zeigt eine installierte Druckkassette 50.
Bei anderen Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 3C - 3F gezeigt sind, ist der Balg 67 durch eine U-förmige, runde, oder gerade flexible Röhre ersetzt.
Fig. 3C stellt eine runde, flexible Röhre 63 dar, die zwischen dem Winkel 71 und dem Verteiler 66 verbunden ist.
Fig. 3D ist eine Draufsicht des Wagens 16, der die Röhre 63 umfaßt.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 3E gezeigt ist, ist der Verteiler 66 ausgelassen und die Röhren 63 sind verbunden mit (oder sind Teil von) der Röhre 36. Eine Kunststofführung 64 kann verwendet werden, um die Röhren 63 zu führen.
In Fig. 3F sind die Röhren 36 direkt mit dem festen Kunststoffwinkel 71 verbunden, der die Trennwand 52 trägt, ohne gewickelt zu werden.
Falls gewünscht, können die Druckkassetten durch einzelne Arretierungen innerhalb des sich bewegenden Wagens befestigt werden, die manuell betrieben oder federgeladen sein können, wobei die Arretierungen nach unten auf einen Vorsprung oder eine Kante der Druckkassette drücken. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel hält eine einzige Arretierung, wie z. B. eine gelenkig verbundene Stange, alle vier Kassetten an ihrem Platz in dem Wagen.
Fig. 4 ist eine detaillierte Ansicht des Verteilers 66, der Röhren 36, der Quetschkappe 73, der Trennwand 52, des Trennwandwinkels 71, der Feder 70 und des Balgs 67, die hinsichtlich Fig. 3A beschrieben sind. Ein Spannungsentlaster 77 für die Röhren 36 ist ebenfalls gezeigt.
Fig. 5A ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Druckkassette 50. Eine Ummantelung 76 (ebenfalls in Fig. 3B gezeigt) umgibt die Nadel 60 (verdeckt durch Ummantelung 76), um unbeabsichtigten Kontakt mit der Nadel 60 zu verhindern, und um außerdem dazu beizutragen, die Trennwand 52 (Fig. 3A) mit der Nadel 60 auszurichten, wenn die Druckkassette 50 in den Wagen 48 installiert wird.
Codierte Vorsprünge 79 sind mit den codierten Vertiefungen in den Wagenabteilen 68 ausgerichtet, um sicherzustellen, daß die richtige Farbdruckkassette 50 in das richtige Abteil 68 plaziert wird. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die codierten Vorsprünge 79 auf der Ummantelung 76 positioniert.
Ein flexibles Band 80, das Kontaktanschlußflächen 86 enthält und zu dem Druckkopfsubstrat führt, ist an der Druckkassette 50 befestigt. Diese Kontaktanschlußflächen 86 sind ausgerichtet und in elektrischem Kontakt mit Elektroden 49 (Fig. 3A) auf dem Wagen 48. Vorzugsweise sind die Elektroden auf dem Wagen 48 zu der Druckkassette 50 federnd vorgespannt, um einen verläßlichen Kontakt herzustellen. Solche Wagenelektroden finden sich in dem U. S.-Patent Nr. 5,408; 746 mit dem Titel "Datum Formation for Improved Alignment of Multiple Nozzle Members in a Printer" von Jeffrey Thoman u. a., das dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung zugeteilt ist und hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Das Druckkopfdüsenarray befindet sich an der Position 58. Ein integrierter Schaltungschip 78 liefert Rückmeldung an den Drucker bezüglich bestimmter Parameter der Druckkassette 50.
Fig. 5B stellt die Unterseite der Druckkassette 50 dar. Zwei parallele Reihen von versetzten Düsen 82 sind laserablatiert durch das Band 80 gezeigt. Ein Tintenfülloch 81 wird verwendet, um die Druckkassette 50 anfänglich mit Tinte zu füllen. Ein Verschluß (nicht gezeigt) soll das Loch 81 nach dem ersten Füllen dauerhaft abdichten.
Fig. 5C ist eine Querschnittsansicht der Druckkassette 50 ohne das Band 80 entlang der Linie 5C-5C in Fig. 5A. Die Ummantelung 76 ist mit einem inneren konischen oder spitz zulaufenden Abschnitt 75 gezeigt, um die Trennwand 52 aufzunehmen und die Trennwand 52 hinsichtlich der Nadel 60 zu zentrieren. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Nadel 60 Teil einer getrennten Teilanordnung, und die Ummantelung 76 ist eine getrennte Teilanordnung, um die Herstellung zu erleichtern und Farbschlüsseländerungen durch Ändern der Ummantelung zu ermöglichen, angenommen die Farbschlüsselvorsprünge sind auf der Ummantelung positioniert.
Die bisher beschriebenen Druckkassetten und Tintenzuführverbindungen sind Abwärts-Verbindungstypen, bei denen die Tintenverbindung hergestellt wird, wenn die Druckkassette nach unten in den Wagen gedrückt wird. Dies ermöglicht, daß ein resultierender Drucker ein sehr niedriges Profil hat, da sich der Tintenweg nicht über die Druckkassette erstreckt. Bei den verschiedenen gezeigten Ausführungsbeispielen, bei denen sich die Nadel von der Druckkassette erstreckt, kann die Nadel durch eine Trennwand ersetzt werden, und die Trennwand auf dem sich bewegenden Wagen kann durch eine hohle Nadel ersetzt werden.
Fig. 6, 7 und 8 stellen die Grundprinzipien der Druckkopfanordnung 83 dar. Die Druckkopfanordnung 83 ist vorzugsweise ein flexibles Polymerband 80 (Fig. 5B) mit Düsen 82, die durch Laserablation in denselben gebildet sind. Auf der Rückseite des Bands 80 sind Leiter 84 (Fig. 7) gebildet, und enden in Kontaktanschlußflächen 86 zum Kontaktieren von Elektroden auf dem Wagen 48. Die anderen Enden der Leiter 84 sind durch Fenster 87 mit Anschlüssen eines Substrats 88 (Fig. 7) verbunden, auf dem die verschiedenen Tintenausstoßkammern und Tintenausstoßelemente gebildet sind. Die Tintenausstoßelemente können Heizelementwiderstände oder piezoelektrische Elemente sein. Die Druckkopfanordnung kann ähnlich sein wie diejenige, die in dem U. S.-Patent Nr. 5,278,584 von Brian Keefe, u. a., mit dem Titel "Ink Delivery System for an Inkjet Printhead", beschrieben ist, das dem Bevollmächtigtem der vorliegenden Erfindung übertragen ist und hierin durch Bezugnahme aufgenommen. Bei einer solchen Druckkopfanordnung fließt Tinte innerhalb der Druckkassette 50 um die Kanten des rechteckigen Substrats 88 und in Tintenkanäle 90, die zu jeder der Tintenausstoßkammern führen.
Fig. 8 stellt den Tintenfluß 92 von der Tintenkammer 61 in der Druckkassette 50 zu den Tintenausstoßkammern 94 dar. Die Erregung der Tintenausstoßelemente 96 und 98 bewirkt, daß ein Tintentröpfchen 101, 102 durch die zugehörigen Dü-' sen 82 ausgestoßen wird. Eine Photoresistbarrierenschicht 104 definiert die Tintenkanäle und -kammern, und eine Haftmittelschicht 106 befestigt das flexible Band 80 an der Barrierenschicht 104. Ein weiteres Haftmittel 108 liefert eine Abdichtung zwischen dem Band 80 und dem Kunststoffdruckkassettenkörper 110. Bei einem Ausführungsbeispiel trennt eine Wand 112 die Tintenflußwege um die beiden Kanten des Substrats 88 und eine unterschiedliche Tintenfarbe wird an jeder Seite der Wand 112 zugeführt.
Der Leiterabschnitt des flexiblen Bands 80 ist an den Druckkassettenkörper 110 geklebt oder wärmegefügt.
Ein Demultiplexer auf dem Substrat 88 demultipliziert die ankommenden elektrischen Signale, die an die Kontaktanschlußflächen 86 angelegt werden, und erregt selektiv die verschiedenen Tintenausstoßelemente, um Tintentröpfchen von den Düsen 82 auszustoßen, während sich der Druckkopf 79 über die Druckzone bewegt. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt die Bildpunkt-pro-Zoll- (dpi = dots per inch) Auflösung 300 dpi, und es gibt 300 Düsen 82. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel druckt zumindest die schwarze Tintenkassette mit einer Auflösung von 600 dpi.
Fig. 9A ist eine perspektivische Ansicht eines Abtastwagens 120 eines weiteren Ausführungsbeispiels, in den vier Druckkassetten 122-125 eingebaut sind. Eine der Druckkassetten 122 ist in Fig. 10 gezeigt. Die Röhren 36 von einer Außerachsen-Tintenvorratsstation 128 (Fig. 9B) führen Tinte zu einem Verteiler 130, der die Tinte für jede der Druckkassetten 122-125 zu einer 90º-Grenzflächenkappe 130 umleitet. Vorzugsweise ist jede Kappe 132 von einer ähnlichen Farbe wie die Farbe der Tinte in jeder Druckkassette 122-125. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 3A gezeigten dadurch, daß die Tinte mit den Druckkassetten 122-125 gekoppelt ist, durch Drücken einer Trennwand 133 (Fig. 11) nach unten auf eine hohle Nadel 134 (Fig. 10), die sich von oben von der Druckkassette 122 erstreckt, und nicht durch Drücken einer Nadel 60 (Fig. 3A) nach unten in die Trennwand 52 (Fig. 3A). Ebenfalls in Fig. 10 gezeigt sind ein Luftauslaß 74 für einen inneren Druckregler, codierte Vorsprünge zum Sicherstellen, daß die richtige Farbdruckkassette in das richtige Wagenabteil eingebaut ist, und die Position 58 des Druckkopfs.
Bei dem in Fig. 9B gezeigten speziellen Ausführungsbeispiel sind nur drei von den vier Farbtintenvorratskassetten 136- 139 in die Tintenvorratsstation 128 eingebaut. Eine hohle Nadel 142, die sich von einem Abteil in der Tintenvorratsstation 128 erstreckt, die mit Bezugnahme auf die Fig. 12B und 12C näher beschrieben wird, ist in Fluidkommunikation mit einer der Röhren 36. Die Tinte in jeder der Tintenvorratskassetten 136-139 ist bei atmosphärischem Druck, und Tinte wird durch einen Negativdruck in jeder Druckkassette 122-125, der durch einen Regler in jeder Druckkassette bestimmt wird, in jede der Druckkassetten 122-125 gezogen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das später beschrieben wird, stehen die Außerachsen-Tintenvorratskassetten unter Druck. Sowohl Ausführungsbeispielen, bei den der Tintenvorrat unter Druck steht, als auch bei denjenigen, bei denen derselbe nicht unter Druck steht, regelt der Regler in jeder Druckkassette den Tintendruck, der zu der Druckkassette zugeführt wird.
Bei einem anderen in Fig. 11B gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die Druckkassetten 122, die in den Wagen 120 eingebaut sind, Tintenvorratskassetten 139 auf, die direkt mit einer Nadel 134 verbunden sind, so daß der Wagen 120 die Druckkassetten 122 und die Tintenvorratskassetten 139 trägt. Eine Trennwand auf den Tintenvorratskassetten 139 verbindet zu der Nadel 134 auf eine Weise, die der in Fig. 11A gezeigten ähnlich ist. Die Tintenvorratskassetten 139 sind vorzugsweise hergestellt, um ein niedriges Profil aufzuweisen, um einen Drucker mit einem niedrigen Profil zu erreichen.
Fig. 12A ist eine Seitenansicht des Wagens 120 und der Druckkassettenanordnung von Fig. 9A, die über die Röhren 36 mit der Außerachsen-Tintenvorratsstation 128 verbunden ist.
Fig. 12B ist eine Querschnittsansicht der Tintenvorratskassette 138 in der Außerachsen-Tintenvorratsstation 128 entlang der Linie 12B-12B in Fig. 9B. Wie ersichtlich ist, ist eine hohle Nadel 142, die sich in einer Richtung nach oben von der Tintenvorratstrageeinrichtung 144 erstreckt, durch eine Gummitrennwand 146 auf der Tintenvorratskassette 138 eingefügt, um einen Fluidkommunikationsweg zwischen dem Tintenreservoir 148 in der Tintenvorratskassette 138 und einem Tintenleiter in dem Verteiler 150 zu erzeugen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt das Tintenreservoir 148 einen zusammerifallfähigen Tintenbeutel, der nachfolgend beschrieben wird. Die Tintenleitungen in dem Verteiler 150 sind mit den Röhren 36 gekoppelt, die zu den verschiedenen Druckkassetten in dem Abtastwagen 120 verbinden.
Fig. 12C ist eine detaillierte Ansicht der Nadel 142, die sich von der Tintenvorratsstation 128 erstreckt. Ein federgespanntes Feuchthalteelement 145 mit einem Gummiabschnitt 145', der das Nadelloch 147 bedeckt, wenn die Tintenvorratskassette 138 entfernt ist, und ein Kunststoffwinkelbauglied 149, das mit der Röhre 35?? verbunden ist, sind ebenfalls gezeigt. Das Winkelbauglied 149 ersetzt den Verteiler 150 (Fig. 12B) bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 12C.
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht des Verteilers 150 in der Außerachsen-Tintenvorratsstation 128 von Fig. 128. Der Verteiler 150 ist geöffnet, um die inneren Tintenleitungen 152-155 freizulegen.
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht der vier Tintenleitungen 156 in dem Verteiler 130 auf dem Abtastwagen 120 von Fig. 9A zum Umleiten des Tintenflusses von den Röhren 36 zu den Druckkassetten 122-125 in Fig. 9A.
Fig. 15 ist eine perspektivische Ansicht einer Druckkassette 158 eines anderen Ausführungsbeispiels im Teilquerschnitt.
Die Druckkassette 158 von Fig. 15 kann ähnlich sein wie jede der in Fig. 9A gezeigten Druckkassetten 122-125, außer daß die Druckkassette 158 eine Gummitrennwand 160 zum Aufnehmen einer hohlen Nadel aufweist statt einer Nadel, die von einer oberen Oberfläche der Druckkassette hervorsteht. Die Druckkassette 158 soll in einen Wagen eingebaut werden, der ähnlich ist wie der Wagen 120 in Fig. 9A. Ein axialer Durchlaß 162 kommuniziert zwischen einem Mittelschlitz, der in der Trennwand 160 gebildet ist, und einer Tintenkammer 164 in der Druckkassette 158. Eine Kappe 166 ist auf den Zapfen 168 und auf die Trennwand 160 gekrimped bzw. quetschmäßig verbunden, um eine Abdichtung zwischen der Trennwand 160 und dem Rest der Druckkassette 158 zu bilden. Das Quetschen der Kappe 166 dient außerdem zum Zusammendrücken der Trennwand 160, um sicherzustellen, daß der Mittelschlitz abgedichtet ist.
Das flexible Band 80, das einen Teil der Druckkopfanordnung bildet, ist auf einer Seite der Druckkassette 158 freigelegt gezeigt. Die Kontaktanschlußflächen 86 für die Verbindung zu Elektroden auf einem Wagen sind ebenfalls gezeigt.
Fig. 16 stellt die Fluidverbindung zwischen einer Tintenvorratsröhre 36 und der Trennwand 160 der Druckkassette 158 dar. Die Röhre 36, die mit einem Außenachsentintenvorrat verbunden ist, ist über eine hohle Nadel 170 gepaßt. Die Nadel 170 ist vorzugsweise aus 18-Anteil- (18-Gage-) rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von etwa 1,2 mm. Ein Gehäuse 172 auf dem Abtastwagen umfaßt eine Feder 174 und ein gleitendes Feuchthalteelement, das aus einer festen Gleitmanschette 176 und einem nachgebenden inneren Abschnitt 178 besteht. Eine Aussparung 180 in dem nachgebenden inneren Abschnitt 178 reduziert die Reibung zwischen dem nachgebenden inneren Abschnitt 178 und der Nadel 170. In Fig. 16 wird die Druckkassette 158 in den Wagen eingebaut, bevor die Fluidverbindung hergestellt ist.
Fig. 17 zeigt die fertige Fluidverbindung zwischen dem Außerachsen-Tintenvorrat und der Druckkassette 158, nachdem das Fluidverbindungssystem auf dem Wagen auf die Druckkassette 158 gebracht wurde. Die Abwärtskraft des Fluidverbindungssystems drückt die Feder 174 zusammen, während es bewirkt, daß die Nadel 170 durch einen Mittelschlitz in der Trennwand 160 eingefügt wird. Der nachgebende innere Abschnitt 178 und die Gummitrennwand 160 sind miteinander in Kontakt. Nun fließt Tinte von der Außerachsen- Tintenvorratsstation durch die Röhre 36, durch die hohle Nadel 170, durch das Loch 182, das in der hohlen Nadel 170 gebildet ist, durch den Axialdurchlaß 162 und in die Tintenkammer 164 der Druckkassette (Fig. 15).
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Nadel 170 direkt von einer austauschbaren Tintenvorratskassette, wie z. B. von der Tintenvorratskassette 139 in Fig. 11B, und die Tintenvorratskassette und die Druckkassette 158 werden durch den Abtastwagen getragen.
Der Mittelschlitz, der in der Trennwand 160 gebildet ist, erzeugt eine luftdichte Abdichtung um die Nadel 170. Der Schlitz wird abgedichtet, wenn die Nadel 170 von der Trennwand 160 gezogen wird.
Die Druckkassette 158 wird somit von der Außerachsen- Tintenvorratsstation mit Tinte versorgt.
Somit wurden eine Anzahl von Druckkassettenausführungsbeispielen und Druckverbindungen zwischen einem Außerachsen- Tintenvorrat und der Druckkassette gezeigt.

Beschreibung eines Reglers in den Druckkassetten

Die Fig. 18-35 beschreiben einen Druckregler, der in jedem der Druckkassettenausführungsbeispiele, die hierin beschrieben sind, zum Regeln des Drucks der Tintenkammer in der Druckkassette verwendet werden kann. Folglich kann der Druck in dem Außerachsen-Tintenvorratssystem ungeregelt sein. Der Regler bewirkt, daß die Tintenkammer in der Druckkassette einen leichten aber im wesentlichen konstanten Negativdruck aufweist (z. B. -2 bis -7 Zoll Wassersäule), um zu verhindern, daß Tinte von den Düsen des Druckkopfs trieft. Falls das Außerachsen-Tintenzuführsystem auf atmosphärischem Druck ist, wirkt dieser leicht negative Druck in der Druckkassette, um Tinte von dem Außerachsen- Tintenvorratssystem zu ziehen, selbst wenn die Position des Tintenvorratssystems leicht unterhalb der Druckkassette liegt. Der Regler ermöglicht außerdem die Verwendung von unter Druck stehenden Außerachsen-Tintenvorräten, während der gewünschte Negativdruck innerhalb der Tintenkammer in der Druckkassette beibehalten wird. Der Regler kann entwickelt sein, um einen großen Bereich von Negativdruck (oder Rückdruck) von 0 bis -50 Zoll Wassersäule zu liefern, abhängig von dem Entwurf des Druckkopfs.
Bei den in Fig. 18-35 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Regler mit Bezugnahme auf den Typ von Druckkassette beschrieben, der ähnlich ist wie die Druckkassette 158 in Fig. 15 mit einer Trennwand 235 (Fig. 18), es ist jedoch offensichtlich, daß ein Regler mit ähnlichen Konzeptionen ebenfalls mit jedem der anderen Druckkassettenausführungsbeispiele verwendet werden kann.
Mit Bezugnahme auf Fig. 18 bezeichnet das Bezugszeichen 214 im allgemeinen die Druckkassette, die einen Stiftkörper 242, der das Gehäuse für die Kassette ist, und eine Krone 243 ist, die eine Kappe für das Gehäuse bildet, umfaßt. An einem entfernten Ende des Stiftkörpers ist die Kontaktflächenkopfanordnung oder THA (tab head assembly) 244 positioniert. Die THA umfaßt eine flexible Schaltung 245 und einen Siliziumchip 246, der den Druckkopf 240 bildet. Die THA weist einen herkömmlichen Aufbau auf. Ein Druckreglerhebel 248, ein Akkumulatorhebel 250 und ein flexibler Beutel 252 sind ebenfalls in dem Stiftkörper 242 positioniert. In Fig. 18 ist der Beutel voll aufgeblasen dargestellt und aus Gründen der Klarheit ist derselbe in Fig. 19 nicht gezeigt. Der Druckreglerhebel 248 und der Akkumulatorhebel 250 werden durch eine Feder 253, 253 zusammengedrückt, die in Fig. 19 dargestellt ist. Im Widerstand zu der Feder spreizt der Beutel die beiden Hebel voneinander ab, während derselbe sich nach außen aufbläst. Der Beutel ist an ein Anpaßstück 254 gefügt, das in die Krone 243 preßgepaßt ist. Das Anschlußstück enthält eine Lüftungsöffnung 255 zum Umgebungsdruck in der Form eines gewundenen labyrinthmäßigen Weges. Die Lüftungsöffnung ist mit der Innenseite des Beutels verbunden und ist mit derselben in Fluidkommunikation, so daß der Beutel bei einem Referenzdruck gehalten wird. Der gewundene Weg begrenzt die Diffusion von Wasser aus dem Beutel.
Der Druckreglerhebel 248 ist in Fig. 20 und 21 detaillierter dargestellt. Das Bezugszeichen 257 bezeichnet allgemein die Position des Bereichs, wo der Beutel 252 direkt gegen den Hebel drückt. Der Hebel 248 dreht sich um zwei gegenüberliegende Achsen 258, die die Rotationsachse des Hebels bilden. Die Rotation des Hebels wird gestoppt, wenn der Hebel mit dem Stiftkörper 242 Eingriff nimmt, wie es in Fig. 35 dargestellt ist. Die Achsen sind an den Enden der Ausleger 259 positioniert, die durch tiefe Schlitze gebildet sind, so daß die Ausleger und die Achsen während der Herstellung voneinander abgespreizt werden können und an ihren Platz an der Krone 243 schnappmäßig angebracht werden können, wie es in Fig. 32 dargestellt ist. Senkrecht zu der Ebene des Reglerhebels 248 befindet sich ein Ventilsitz 261 und eine Ventilsitzhaltevorrichtung 262. Der Ventilsitz wird auf der Haltevorrichtung an den Platz gedrückt und ist aus einem elastischen Material hergestellt. Ansprechend auf die Expansion und Kontraktion des Beutels 252 dreht sich der Reglerhebel 248 um die Achsen 258, 258' und bewirkt, daß sich der Ventilsitz gegen eine Gegenoberfläche auf der Krone 243 öffnet und schließt, wie es nachfolgend beschrieben ist. Diese Drehbewegung steuert den Tintenfluß in den Tintenverteiler 238, Fig. 34. Es gibt eine Optimierung zwischen dem Maximieren der Kraft auf den Ventilsitz und Erhalten von ausreichend Bewegung des Hebels. Bei dem Ausführungsbeispiel, das tatsächlich aufgebaut ist, liegt das Hebelverhältnis zwischen dem Abstand zwischen der Mitte des Hebels, im allgemeinen am Punkt 257 und den Achsen 258, und der Abstand zwischen der Mitte des Ventilsitzes und den Achsen 258 zwischen liegt zwei zu eins und fünf zu eins, wobei vier zu eins bevorzugt wird. Der Druckregler umfaßt außerdem einen Federvorsprung 264 und nimmt mit der Feder 253 Eingriff, Fig. 19. Der Federvorsprung ist während der Herstellung durch zwei Schultern 295 geschützt, die in Fig. 19 nicht dargestellt sind.
Der Akkumulatorhebel 250 ist in Fig. 22 dargestellt und umfaßt einen Betätigungsbereich 268, wo der Beutel 252 direkt gegen den Hebel drückt. Der Hebel dreht sich um zwei gegenüberliegende Achsen 270, 270% die eine Rotationsachse des Akkumulatorhebels bilden. Die Achsen sind entfernt auf den Auslegern 271 positioniert, so daß die Achsen und die Ausleger während der Herstellung auseinandergespreizt werden können und an der Krone 243 an den Platz schnappmäßig verbunden werden können, wie es nachfolgend beschrieben ist. Der Akkumulatorhebel umfaßt außerdem einen Federvorsprung 272, der das andere Ende der Feder 253 in Eingriff nimmt, Fig. 19. Wie der Federvorsprung 64 auf dem Druckregler ist der Vorsprung 272 auf dem Akkumulator während der Herstellung durch die Schultern 273 geschützt. Diese Schultern sind in Fig. 19 nicht dargestellt.
Der Akkumulatorhebel 250 und der Beutel 252 wirken zusammen, um Änderungen des Volumens aufgrund von Luft, die in der Druckkassette 214 gefangen sein kann, als auch aufgrund aller anderen Druckänderungen aufzunehmen. Der Akkumulator wirkt, um alle Schwankungen des Rückdrucks zu modulieren. Der Akkumulatorhebel drückt den Beutel, dessen Inneres bei Umgebungsdruck ist, drückt Luft aus dem Beutel und ermöglicht es der Luft, die in der Druckkassette gefangen ist, sich auszubreiten.
Obwohl der größte Teil der Ansammlung durch die Bewegung des Akkumulatorhebels 250 und den Beutel 252 geliefert wird, gibt es eine zusätzliche Ansammlung, die durch den Druckreglerhebel 248 in Zusammenarbeit mit dem elastischen Ventilsitz 261 geliefert wird, Fig. 20. Der Ventilsitz wirkt als eine Feder und ermöglicht eine gewisse Bewegung des Reglerhebels 248, während das Ventil geschlossen ist. In anderen Worten, während sich der Rückdruck in dem Verteiler 238 (Fig. 34) verringert, übt der Beutel 252 weniger Kraft auf die Hebel aus, und die Feder 253 drückt die Hebel zusammen. Die Bewegung des Reglerhebels drückt den Ventilsitz zusammen, und der Reglerhebel schließt sich ein wenig weiter. Diese Bewegung des Reglerhebels 248 mit dem Beutel 252 führt zu einer zusätzlichen Luftaufnahme.
Es sollte beachtet werden, daß der Vorsprung 272 auf dem Akkumulatorhebel 250 näher bei der Rotationsachse des Akkumulatorhebels liegt als der Vorsprung 264, Fig. 20 und 21, auf dem Druckreglerhebel zu der Rotationsachse desselben. Dieser Unterschied im Abstand bewirkt, daß der Akkumulatorhebel betätigt wird, bevor sich der Druckreglerhebel bewegt. Der Akkumulatorhebel 250 dreht sich um die Achsen 270, bis ein Anschlag 275 auf dem Hebel mit einer Oberfläche 276 in der Krone 243 Eingriff nimmt, wie es in Fig. 31 dargestellt ist. Der Anschlag hindert den Hebel daran, sich zu nahe zu dem Hebel zu bewegen, und den Druckreglerhebel 248 zu stören, wenn der Rückdruck in dem Tintenverteiler fällt. Der Akkumulatorhebel dreht sich in die andere Richtung, bis derselbe mit dem Stiftkörper 242 in Kontakt kommt, wie es in den Fig. 34 und 35 dargestellt ist.
Mit Bezugnahme auf Fig. 19 bezeichnet das Bezugszeichen 253 im allgemeinen eine spiralförmige Zugfeder, die die beiden Hebel 248, 250 zusammendrückt. Die Feder ist vorgespannt und nimmt mit den Vorsprüngen 264, 272 mit einer Spulenschleife an jedem distalen Ende Eingriff. Jede Schleife ist eine parallele, vollständig geschlossene und zentrierte Querschleife. Diese Feder ist entwickelt, um den geringsten Schwankungsbetrag bzgl. ihrer Kraft konstant über den gesamten Verlaufsbereich derselben aufzuweisen, so daß der Rückdruck so genau wie möglich geregelt werden kann.
Das Anschlußstück 254, das in Fig. 18 und 23 dargestellt ist, trägt den Beutel 252 und befestigt den Beutel an der Krone 243. Das Anschlußstück weist einen Rand 278 auf, der mit der Krone Eingriff nimmt und eine hermetische Abdichtung mit derselben bildet. Innerhalb des Anschlußstücks befindet sich eine Lüftungsöffnung 255, die Kommunikation zwischen dem Inneren des Beutels und dem Umgebungsdruck liefert. An dem distalen Ende des Anschlußstücks befindet sich ein erhöhter runder Vorsprung 279 und ein rennbahnförmiger äußerer Vorsprung 280. Der Beutel 252 ist an beide Vorsprünge gefügt. Der kreisförmige Vorsprung liefert die Hauptabdichtung zwischen dem Beutel und dem Anschlußstück. Der rennbahnförmige Vorsprung liefert eine sekundäre redundante Abdichtungsoberfläche und eine zusätzliche Stütze und Positionierung für den Beutel.
Der flexible Beutel 252, der in Fig. 18 und 24 dargestellt ist, dehnt sich aus und zieht sich zusammen als eine Funktion des Differenzdrucks zwischen dem Rückdruck in dem Tintenverteiler 238 (Fig. 34) und dem Umgebungsdruck, der zwischen der Lüftungsöffnung 255 in dem Anschlußstück 254 übertragen wird. In Fig. 24 ist der Beutel vollständig aufgeblasen gezeigt. Der Beutel ist so gestaltet, um gegen die beiden Hebel 248, 250 zu drücken, mit einem maximalen Kontaktbereich durch den gesamten Laufbereich der Hebel. Der Beutel ist aus einer einzigen Lage von Mehrschichtfilm gebildet und umfaßt zwei Lungen 282, die sich um eine Achse 284 ausdehnen und zusammenziehen. Die Lungen kommunizieren miteinander und werden bei dem gleichen Referenzdruck gehalten. Jede Lunge weist zwei erhobene Bereiche 283 auf jeder Seite auf, so daß es insgesamt vier erhöhte Bereiche gibt. Die beiden inneren erhöhten Bereiche, die aneinander drücken, sind in Fig. 24 nicht gezeigt, sind aber durch die Bezugszeichen 283' und 283" angezeigt. Die Seite, die dem Anschlußstück gegenüberliegt, enthält einen erhöhten Kommunikationskanal 285, Fig. 26, 28, zwischen den erhöhten Bereichen, der einen Weg für die Luft ermöglicht, um zu fließen, wenn der Beutel vollständig aufgebraucht ist. Die erhöhten Bereiche sind dünner als der Rest des Beutels und liefern eine größere Nachgiebigkeit gegenüber dem Verlauf der Hebel und der Bewegung der Lungen um die Achse 284. Die erhöhten Bereiche sind entwickelt, um die relative Bewegung oder das Gleiten des Beutels bezüglich der Hebel zu eliminieren. Bei Systemen, die bei sehr geringem Druck betätigt werden, wird dieser unerwünschte Effekt als Hysterese bezeichnet. Die Kombination der Lungen und der erhöhten Bereiche liefert zusätzliches Material, in das sich der Beutel ausdehnen kann, und maximiert außerdem die Änderung des Tintenvolumens, das durch den Beutel verschoben wird, mit jeder Änderung des Differenzdrucks.
Der Prozeß zum Herstellen des Beutels 252 ist in den Fig. 25-30 dargestellt. Zunächst wird eine Lage 287 von flachem Film in die richtige Größe geschnitten, Fig. 25. Der Film ist eine Mehrschichtstruktur, die zwischen 1 und 3 mm dick ist (eine Schiene ist 25,4 um), wobei 1,5 um die bevorzugte Dicke ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigen drei Materialien eine annehmbare Leistung: (1) PE/Verbindung/PVDC/Verbindung/PE, (2) PE/Verbindung/PVDF/Verbindung/PE und (3) PE/Verbindung/EVOH/Verbindung/PE. PVDC ist Polyvinylidenchlorid, die DOW-Version ist als SARAN bekannt. EVOH ist Ethylenvinylalkoholcopolymer. PE ist Polyethylen. Die Verbindung ist eine Schicht, die verwendet wird, um die verschiedenen Materialien zusammen zu verbinden. PVDF ist Polyvinylidenfluorid und wird unter dem Handelsnamen von KynarTM verkauft. Danach wird die Lage über eine Formplatte plaziert, und Wärme und Vakuum werden angelegt, um die vier erhobenen Bereiche 288, 288' zu bilden, Fig. 26. Es ist anzumerken, daß zwei der vier erhöhten Bereiche oder Taschen 288" in Kommunikation sind. Danach wird die Lage 287 an die beiden Vorsprünge 279, 280 auf dem Anschlußstück 254 hitzegefügt, Fig. 23, wie es in Fig. 27 gezeigt ist. Danach wird in den Film in der Mitte des kreisförmigen Vorsprungs 279 ein Loch 289 gemacht, um eine Kommunikation zu der Lüftungsöffnung 255 in dem Anschlußstück herzustellen. Die Lage wird dann entlang der Achse 290 gefaltet und der Umfang des Beutels, wo die Ränder zusammenkommen, wird gefügt. Dieses Fügen tritt entlang der drei offenen Nähte auf und ist in Fig. 29 durch das Bezugszeichen 291 angezeigt. Der Umfang des Beutels wird dann beschnitten. Danach wird der Beutel entlang der longitudinalen Achse 296 des Anschlußstücks gefaltet, wie es in Fig. 29 dargestellt ist. Dies bildet die beiden Lungen 282, 282' in dem Beutel. Mit Bezugnahme auf Fig. 29, 30 und 24 sind die longitudinale Achse 296 des Anschlußstücks und die Faltlinie in Fig. 29 parallel zu der Rotationsachse 284 der beiden Lungen, einschließlich der Expansion/Kontraktion des Beutels.
Fig. 31 stellt die Unterseite der Krone 243 dar, die eine Ventilfläche 293 und die abgeschrägte Düse oder Öffnung 292 umfaßt, durch welche Tinte in den Verteiler 238 eindringt. Die Ventilfläche verbindet sich mit dem Ventilsitz 261, Fig. 20 auf dem Druckreglerhebel 248. Diese Verbindung ist ebenfalls in Fig. 32 gezeigt. Tinte fließt durch die Fluidverbindung, die Trennwand 235 und die Öffnung 292. Die abgeschrägte Öffnung 292 reduziert den Kontaktbereich zwischen dem Ventilsitz 261 und der Ventilfläche 293, um dadurch den Ventilabdichtungsdruck zu erhöhen.
An der Öffnung 292 ist der Rückdruck in dem Verteiler 238 (Fig. 34) durch den Hebel 248 gesteuert. Neben der Ventilfläche 293 auf der Krone 243 befindet sich ein kreisförmiger Vorsprung 294, der den Rand 278 auf dem Anschlußstück 294 aufnimmt, Fig. 24. Der Vorsprung 294 und der Rand bilden eine hermetische Abdichtung. Die Achsen 258, 258', Fig. 21, auf dem Druckreglerhebel 248 werden in die Achszapfen 295, 295' schnappmäßig verbunden, wie es durch die einseitig eingespannte Konstruktion, die oben beschrieben ist, ermöglicht wird. Auf ähnliche Weise werden die Achsen 270, 270' auf dem Akkumulatorhebel 250 in den Achszapfen 297, 297', aufgenommen, Fig. 31. Ebenfalls auf der Unterseite der Krone befindet sich die Oberfläche 276, die mit dem Anschlag 275 auf dem Akkumulatorhebel 250 Eingriff nimmt, Fig. 22. Der Anschlag 275 und die Oberfläche 276 hindern den Akkumulatorhebel daran, den Druckreglerhebel 248 zu stören.
Der Betrieb der Druckkassette 214 ist in Fig. 33, 34 und 35 dargestellt. In dem Anfangszustand der Kassette befindet sich keine Tinte in dem Tintenverteiler 238, und der Beutel 252 ist schlaff. Der Rückdruck in dem Verteiler ist gleich dem Umgebungsdruck. Die Feder 253 drückt die beiden Hebel 248, 250 vollständig zusammen.
Danach wird eine hohle Nadel in die Trennwand 235 eingefügt, und ein Vakuum wird auf die Düsen in dem Druckkopf 240 gezogen (Fig. 18), um Tinte in die Druckkassette zu ziehen. Ansprechend auf dieses Vakuum bewegt sich der Akkumulatorhebel zuerst, und der Beutel beginnt sich auszudehnen, wie es in Fig. 24 gezeigt ist. Der Akkumulatorhebel dreht sich weiterhin um seine Rotationsachse, bis derselbe die Seitenwand des Stiftkörpers 242 in Eingriff nimmt, wie es in Fig. 24 gezeigt ist. An diesem Punkt beginnt sich der Druckreglerhebel 248 zu bewegen, und Tinte beginnt, durch die Öffnung 292 in den Verteiler 238 einzudringen, Fig. 31.
Der Reglerhebel 248 kann sich um seine Rotationsachse drehen, bis derselbe mit der Seitenwand des Stiftkörpers 242 Eingriff nimmt, wie es in Fig. 35 gezeigt ist. Dies ist die vollgeöffnete Position des Ventils. Der Reglerhebel bewegt sich zwischen den Zuständen, die in Fig. 34 und 35 dargestellt sind, abhängig von der Druckgeschwindigkeit und davon, wie schnell Tinte von dem Druckkopf erfordert wird.
Sobald der Verteiler 238 mit Tinte gefüllt ist oder das Drucken beendet ist, dreht sich der Druckreglerhebel 248 · langsam und schließt die Öffnung aufgrund des Drucks der Feder 253. Die Hebel 248 und 250 kehren zu dem Zustand zurück, der in Fig. 34 dargestellt ist, welches der normale oder stabile Zustand der Druckkassette ist. Dieser Zustand tritt genau vor oder nach dem Drucken auf.
Mit Bezugnahme auf Fig. 34 bezeichnet das Bezugszeichen 298 eine Luftblase, die in den Tintenverteiler 238 eingedrungen ist. Falls die Druckkassette einer Temperaturerhöhung oder einer erhöhten Höhe unterzogen wird, dehnt sich die Luftblase in dem Verteiler aus. Die Expansion der Luftblase wird durch die Kontraktion des Beutels 252 aufgrund einer Druckänderung, die durch eine Volumenänderung der Blase bewirkt wird, ausgeglichen, was wiederum bewirkt, daß sich der Akkumulatorhebel von dem Zustand, der in Fig. 34 dargestellt ist, zu demjenigen bewegt, der in Fig. 33 dargestellt ist. Zusätzlich gibt es aufgrund der Elastizität des Ventilsitzes 261 eine begleitende Bewegung des Reglerhebels 248. Falls sich andererseits die Luftblase zusammenzieht, dehnt sich der Beutel ansprechend darauf aus und der Druckreglerhebel 248 öffnet die Öffnung und erlaubt Tinte in den Verteiler. In anderen Worten, jede Expansion oder Kontraktion einer Luftblase bewirkt, daß der Beutel dies umgekehrt ausgleicht, d. h. durch Zusammenziehen auf die Expansion und durch Ausdehnen auf die Kontraktion. Jeder der Hebel verfolgt die Bewegung des Beutels und der Akkumulatorhebel 250 dreht sich aufgrund der Differenz bei den Hebelarmabständen vor dem Reglerhebel 248.
Wenn der Außerachsen-Tintenvorrat (z. B. Vorrat 30 in Fig. 1) von Tinte entleert ist, drehen sich die Hebel 248, 250 zu der vollständig offenen Position in Fig. 35 und der Druckkopf beendet das Ausstoßen von Tinte.

Beschreibung des Außerachsen-Tintenzuführsystems

Fig. 36A ist eine Explosionsansicht einer nicht unter Druck stehenden Tintenvorratskassette 300, wie sie z. B. in Fig. 2, 9B und 12B gezeigt ist. Eine solche Tintenvorratskassette 300 wird einfach von der Tintenvorratstrageeinrichtung (z. B. Trageeinrichtung 144 in Fig. 12B) entfernt und entsorgt, sobald der Tintenvorrat derselben aufgebraucht ist. Die Verbindung einer solchen Tintenvorratskassette 300 mit der Fluidverbindung wurde mit Bezugnahme auf Fig. 12B beschrieben.
Die nicht unter Druck stehende Tintenvorratskassette 300 besteht aus einem zusammenfallfähigen Tintenbeutel 302 und zwei festen Kunststoffgehäusebaugliedern 303 und 304. Der Tintenbeutel 302 kann aus einem flexiblen Film, wie z. B. Mylar oder EVA, einem Mehrschichtfilm mit Schichten von Polyethylen mit niedriger Dichte, Haftmittel und metallisiertem Polyethylenterephthalat oder dem Neun-Schicht-Film gebildet sein, der in dem U. S.-Patent Nr. 5,450,112 beschrieben ist, das dem Bevollmächtigten der vorliegenden Erfindung übertragen ist und hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die Enden des Tintenbeutels 302 können an das Gehäusebauglied 302 oder 304 wärmegefügt oder ultraschallgeschweißt sein, um die Bewegung des Beutels 302 einzuschränken.
Codierte Vorsprünge 305 sind mit Vertiefungen ausgerichtet, die in der Tintenvorratstrageeinrichtung gebildet sind, um sicherzustellen, daß die richtige Farbtintenvorratskassette in das richtige Abteil der Tintenvorratstrageeinrichtung eingefügt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel arretiert die Tintenvorratstrageeinrichtung ebenfalls auf den Vorsprung 305 unter Verwendung einer federgeladenen Arretierung, um die Kassette 300 zu sichern und um dem Nutzer fühlbare Rückmeldung zu geben, daß die Kassette 300 richtig installiert ist.
Ein Kunststofftintenbeutelanschlußstück 306 wird teilweise durch eine Öffnung 307 in den Tintenbeutel 302 eingefügt und hinsichtlich der Öffnung 307 durch Klebstoff oder Wärmefügung abgedichtet. Ein Tellerventil 308 erstreckt sich von dem Anschlußstück 306. Das Beutelanschlußstück 306 wird durch eine Vertiefung 307, die in den Kunststoffgehäusebaugliedern 303 und 304 gebildet ist, fest an seiner Position gehalten.
Eine Tellerventilfeder 309 wird durch ein Loch 310 in das Tellerventil 308 eingefügt, gefolgt von einer Tellerventilkugel 311. Die Kugel 311 kann aus rostfreiem Stahl oder Kunststoff sein.
Ein Ende 312 einer Gummitrennwand 313 wird dann in ein Loch 310 in dem Tellerventil 308 eingeführt. Die Trennwand 313 wird dann quetschmäßig verbunden und unter Verwendung einer Quetschkappe 314 an dem Tellerventil 308 befestigt.
Die Trennwand 313 weist einen Schlitz 315 auf, der durch die Mitte derselben gebildet ist, durch den eine hohle Nadel 142 (Fig. 18) angefügt wird; die wie in Fig. 18 gezeigt, in Fluidverbindung mit einer Druckkassette ist. Der Schlitz 315 in der Trennwand 313 wird durch die Elastizität der Trennwand 313 automatisch geschlossen, wenn die Nadel entfernt wird.
Die Tellerventilfeder 309 und die Tellerventilkugel 311 dienen dazu, zusätzlich Sicherheit zu liefern, daß keine Tinte durch den Schlitz 315 in der Trennwand 313 fließt. Wenn keine Nadel durch den Schlitz 315 eingeführt ist, zwingt die Tellerventilfeder 309 die Tellerventilkugel 311 gegen den geschlossenen Schlitz 315, so daß die Kugel 311 in Verbindung mit dem Schließen des Schlitzes 315 eine Abdichtung gegen Tintenauslaufen liefert. Eine weitere Beschreibung dieses Typs von doppelt abdichtendem Ventil ist bezüglich des in Fig. 37 gezeigten Ausführungsbeispiel der unter Druck stehenden Tintenvorratskassette vorgesehen.
Es ist möglich, die Fluidverbindung so zu gestalten, daß sie eine Trennwand ohne das Tellerventil verwendet, oder ein Tellerventil ohne die Trennwand. Eine Trennwand ohne das Tellerventil wird mit einer radialen Abdichtung zuverlässig um eine Nadel abdichten. Wenn jedoch der Tintenvorrat mit einer Trennwand für lange Zeit in dem Drucker installiert war, tendiert die Trennwand dazu, eine Kompressionseinstellung anzunehmen. Bei der Entfernung kann es sein, daß sich die Trennwand nicht vollständig neu abdichtet. Falls sich der Vorrat neigt oder fallengelassen wird, kann Tinte auslaufen. Ein Tellerventil (selbst) hat den Vorteil (bezüglich einer Trennwand) der Selbstabdichtung ohne den Kompressionseinstellungspunkt. Es ist jedoch weniger zuverlässig, weil es nicht um die Nadel abdichtet. Folglich muß eine Art von Flächenabdichtung gebildet werden, um eine ausfließdichte Fluidverbindung mit der Kassette zu schaffen. Zusätzlich variieren Tellerventile in der Zuverlässigkeit, wenn die Oberfläche, gegen die sie abdichten, harter Kunststoff ist - kleine Defekte in der Abdichtungsoberfläche tendieren dazu, zu Lecks zu führen. Die Kombination von Trennwand/Tellerventil überwindet diese Einschränkungen durch Verwenden der Vorteile von beiden: die sehr gute Abdichtung der Trennwand um die Nadel, während die kompressionseingestellte Ausgabe eliminiert wird. Zusätzlich liefert die Innenoberfläche der Trennwand eine nachgebende Abdichtungsoberfläche für das Tellerventil, die weniger empfindlich gegenüber Defekten ist.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein integrierter Schaltungssensor/Speicher 316 dauerhaft an der Tintenvorratskassette 300 befestigt. Diese Schaltung liefert eine Anzahl von Funktionen, einschließlich Bestätigen der Einfügung des Tintenvorrats, Liefern einer Anzeige der verbleibenden Tinte in dem Vorrat, und Liefern eines Codes, um die Vereinbarkeit des Tintenvorrats mit dem Rest des Systems sicherzustellen.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Tintenbeutel 302 mit einem positiven Druck versehen. Dies ermöglicht, daß die Röhren, die den Tintenvorrat mit der Druckkassette verbinden, dünner sind, und ermöglicht es außerdem, daß die Tintenvorratsstation weit unterhalb der Druckkassetten angeordnet sein kann. Fig. 36B ist eine Querschnittsansicht einer Tintenvorratskassette 300 entlang der Linie 36B-36B in Fig. 36A, die darstellt, wie eine Feder 317 die Seiten des Tintenbeutels 302 zusammendrückt, um einen positiven inneren Druck zu erzeugen. Der Tintenbeutel 302 ist mit starren Seitenplatten 318 versehen, um die Federkraft zu verteilen. Bogenfedern, Spiralfedern, Schaum ein Gas oder andere elastische Elemente können die Federkraft liefern. Tinte 319 ist in dem Tintenbeutel 302 gezeigt. Fig. 36C ist eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der Feder 317, die als eine Spirale aus rostfreiem Stahl gebildet ist.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Tintenbeutel 302 durch eine Zwischendruckquelle, wie z. B. ein Gas, unter Druck gesetzt werden.
Fig. 37-48E stellen eine unter Druck gesetzte Außerachsen- Tintenvorratskassette und eine Vorrichtung zum unter Druck setzen der Tintenvorratskassette dar.
Fig. 37 ist eine Explosionsansicht des Tintenvorrats 320. Der Tintenvorrat 320 weist ein Chassis 322 auf, das ein Tintenreservoir 324 zum Enthalten von Tinte, eine Pumpe 326 und einen Fluidauslaß 328 trägt. Das Chassis 322 ist in einer festen Schutzhülle 330 eingeschlossen, die eine Kappe 332 aufweist, die an dem unteren Ende derselben befestigt ist. Die Kappe 332 ist mit einer Öffnung 334 versehen, um Zugriff auf die Pumpe 326 zu ermöglichen, und mit einer Öffnung 336, um Zugriff auf den Fluidauslaß 328 zu ermöglichen.
Um den Tintenvorrat 320 zu verwenden, wird derselbe in das Andockfach 338 eines Tintenstrahldruckers eingefügt, wie es in den Fig. 1 und 44-47 dargestellt ist. Bei der Einfügung des Tintenvorrats 320 wird eine Betätigungsvorrichtung 340 in dem Andockfach 338 durch die Öffnung 334 mit der Pumpe 326 in Kontakt gebracht. Zusätzlich ist ein Fluideinlaß 342 in dem Andockfach 338 durch die Öffnung 336 mit dem Fluidauslaß 328 gekoppelt, um einen Fluidweg von dem Tintenvorrat zu dem Drucker zu erzeugen. Der Betrieb der Betätigungsvorrichtung 340 bewirkt, daß die Pumpe 326 Tinte von dem Reservoir 324 zieht, und die Tinte durch den Fluidauslaß 328 und den Fluideinlaß 342 zu dem Drucker zuführt.
Bei Entleerung der Tinte von dem Reservoir 324 oder aus einem anderen Grund kann die Tintenvorrat 320 mühelos von dem Andockfach 338 entfernt werden. Bei der Entfernung ist der Fluidauslaß 328 und der Fluideinlaß 342 geschlossen, um dazu beizutragen, verbleibende Tinte davon abzuhalten, in den Drucker oder auf den Benutzer zu laufen. Der Tintenvorrat kann dann entsorgt werden oder für die Neuinstallation zu einem späteren Zeitpunkt gelagert werden. Auf diese Weise liefert der vorliegende Tintenvorrat 320 einem Benutzer eines Tintenstrahldruckers einen einfachen, wirtschaftlichen Weg zum Liefern eines zuverlässigen und leicht austauschbaren Tintenvorrats für einen Tintenstrahldrucker.
Wie es in den Fig. 37-40 dargestellt ist, weist das Chassis 322 einen Hauptkörper 344 auf. Von der Oberseite des Chassiskörpers 344 erstreckt sich ein Rahmen 346 nach oben, der dazu beiträgt, das Tintenreservoir 324 zu definieren und zu tragen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel definiert der Rahmen 346 ein im allgemeinen quadratisches Reservoir 324 mit einer Dicke, die durch die Dicke des Rahmens 346 bestimmt ist, und das offene Seiten aufweist. Jede Seite des Rahmens 346 ist mit einer Fläche 348 versehen, an der eine Kunststofflage 350 (Fig. 37) befestigt ist, um die Seiten des Reservoirs 324 zu umschließen. Die dargestellte Kunststofflage ist flexibel, um es dem Volumen des Reservoirs zu ermöglichen, zu variieren, während Tinte von dem Reservoir aufgebraucht wird. Dies trägt dazu bei, das Entziehen und die Verwendung der gesamten Tinte in dem Reservoir zu ermöglichen, durch Reduzieren der Menge an Rückdruck, der erzeugt wird, während Tinte von dem Reservoir aufgebraucht wird. Der dargestellte Tintenvorrat 320 soll etwa 30 Kubikzentimeter Tinte enthalten, wenn derselbe voll ist. Dementsprechend sind die allgemeinen Abmessungen des Tintenreservoirs, die durch den Rahmen definiert sind, etwa 57 mm hoch, etwa 60 mm breit und etwa 5, 25 mm dick. Diese Abmessungen können abhängig von der gewünschten Größe des Tintenvorrats und den Abmessungen des Druckers, in dem der Tintenvorrat verwendet werden soll, variieren.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kunststofflagen 350 an die Flächen 348 des Rahmens wärmegefügt, auf eine Weise, die dem Fachmann auf diesem Gebiet gut bekannt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kunststofflagen 350 mehrschichtige Lagen mit einer äußeren Schicht aus Polyethylen niedriger Dichte, einer Schicht aus Haftmittel, einer Schicht aus metallisiertem Polyethylenterephthalat, einer Schicht aus Haftmittel, einer zweiten Schicht aus metallisiertem Polyethylenterephthalat, einer Schicht aus Haftmittel und einer inneren Schicht aus Polyethylen niedriger Dichte. Die Schichten aus Polyethylen niedriger Dichte sind etwa 0,0005 Zoll dick und das metallisierte Polyethylenterephthalat ist etwa 0,00048 Zoll dick. Das Polyethylen niedriger Dichte auf der inneren und äußeren Seite der Kunststofflagen kann leicht an den Rahmen hitzegefügt werden, während die Doppelschicht aus metallisiertem Polyethylenterephthalat eine stabile Sperre gegen Dampfverlust und Lecken liefert. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen unterschiedliche Materialien, andere Verfahren zum Befestigen der Kunststofflagen an den Rahmen, oder andere Typen von Reservoirs verwendet werden.
Der Körper 344 des Chassis 322, wie es in Fig. 37-40 ersichtlich ist, ist mit einem Fülltor 352 versehen, um es zu ermöglichen, daß Tinte in das Reservoir eingeführt wird. Nach dem Füllen des Reservoirs wird ein Stöpsel 354 (Fig. 38) in das Fülltor 352 eingefügt, um das Austreten von Tinte durch das Fülltor zu verhindern. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stöpsel eine Polypropylenkugel, die in das Fülltor preßgepaßt ist.
Eine Pumpe 326 wird ebenfalls auf dem Körper 344 des Chassis 322 getragen. Die Pumpe 326 dient dazu, Tinte von dem Reservoir zu pumpen und dieselbe über den Fluidauslaß 328 zu dem Drucker zu liefern. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 37 und 38 zu sehen ist, umfaßt die Pumpe 326 eine Pumpenkammer 356, die mit dem Chassis 322 einstückig gebildet ist. Die Pumpenkammer ist durch eine mantelförmige Wand 358 bestimmt, die sich von dem Körper 344 des Chassis 322 nach unten erstreckt.
Ein Pumpeneinlaß 360 ist an der Oberseite der Kammer 356 gebildet, um eine Fluidkommunikation zwischen der Kammer 356 und dem Tintenreservoir 324 zu ermöglichen. Ein Pumpenauslaß 362, durch den Tinte von der Kammer 356 ausgestoßen werden kann, ist ebenfalls vorgesehen. Ein Ventil 364 ist in dem Pumpeneinlaß 360 positioniert. Das Ventil 364 ermöglicht den Tintenfluß von dem Tintenreservoir 324 in die Kammer 356, aber begrenzt den Tintenfluß von der Kammer 356 zurück in das Tintenreservoir 324. Wenn die Kammer drucklos gemacht ist, kann Tinte auf diese Weise von dem Tintenreservoir durch den Pumpeneinlaß und in die Kammer gezogen werden. Wenn die Kammer unter Druck gesetzt ist, kann die Tinte in der Kammer durch den Pumpenauslaß ausgestoßen werden.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil 364 ein Klappenventil, das an dem Boden des Pumpeneinlasses positioniert ist. Das in Fig. 37 und 38 dargestellte Klappenventil 364 ist ein rechteckiges Stück aus flexiblem Material. Das Ventil 364 ist über dem Boden des Pumpeneinlasses 360 positioniert und an den Mittelpunkten der kurzen Seiten des Chassis 322 an dasselbe wärmegefügt (die wärmegefügten Bereiche sind in den Figur dunkel dargestellt). Wenn der Druck in der Kammer wesentlich unter den in dem Reservoir fällt, biegen sich die ungefügten Seiten des Ventils jeweils nach unten, um den Tintenfluß um das Ventil 364 durch den Pumpeneinlaß 360 und in die Kammer 356 zu ermöglichen. Bei alternativen Ausführungsbeispielen könnte das Klappenventil auf nur einer Seite wärmegefügt sein, so daß sich das gesamte Ventil über die gefügte Seite biegen würde, oder auf drei Seiten, so daß sich nur eine Seite des Ventils biegen würde. Andere Typen von Ventilen können ebenfalls geeignet sein.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das Klappenventil 364 aus einem Zweischichtmaterial. Die obere Schicht ist eine Schicht aus Polyethylen niedriger Dichte, die 0,0015 Zoll dick ist. Die untere Schicht ist eine Schicht aus Polyethylenterephthalat (PET), die 0,0005 Zoll dick ist. Das dargestellte Klappenventil 364 ist etwa 5,5 mm breit und 8,7 mm lang. Selbstverständlich können bei anderen Ausführungsbeispielen andere Materialien oder andere Typen oder Größen von Ventilen verwendet werden.
Eine flexible Membran 266 umschließt den Boden der Kammer 356. Die Membran 366 ist etwas größer als die Öffnung an dem Boden der Kammer 356 und ist um die Unterkante der Wand 358 abgedichtet. Das überschüssige Material bei der übergroßen Membran ermöglicht es, daß sich die Membran nach oben und unten biegt, um das Volumen in der Kammer zu variieren. Bei dem dargestellten Tintenvorrat ermöglicht es die Verschiebung der Membran, daß das Volumen der Kammer 356 um etwa 0,7 Kubikzentimeter variiert wird. Das voll ausgedehnte Volumen der dargestellten Kammer 356 liegt zwischen etwa 2, 2 und 2,5 Kubikzentimetern.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Membran 366 aus dem gleichen Mehrschichtmaterial wie die Kunststofflagen 350. Selbstverständlich können auch andere geeignete Materialien verwendet werden, um die Membran zu bilden. Die Membran in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist unter Verwendung von herkömmlichen Verfahren an die Unterkante der mantelförmigen Wand 358 wärmegefügt. Während dem Wärmefügungsprozeß dichtet das Polyethylen niedriger Dichte in der Membran alle Falten oder Winkel in der Membran ab, um eine leckdichte Verbindung zu bilden.
Eine Druckplatte 368 und eine Feder 370 sind in der Kammer 356 positioniert. Die Druckplatte 38, die in den Fig. 41 und 42 näher dargestellt ist, weist eine glatte untere Fläche 372 mit einer Wand 374 auf, die sich um den Umfang derselben nach oben erstreckt. Die Mittelregion 376 der Druckplatte 368 ist geformt, um das untere Ende der Feder 370 aufzunehmen, und ist mit einem Federhaltestift 378 versehen. Vier Flügel 380 erstrecken sich lateral von einem oberen Abschnitt der Wand 374. Die dargestellte Druckplatte ist aus Polyethylen hoher Dichte geformt.
Die Druckplatte 368 ist in der Kammer 356 positioniert, wobei die untere Fläche 372 benachbart zu der flexiblen Membran 366 ist. Das obere Ende der Feder 370, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus rostfreiem Stahl besteht, wird auf einem Stift 382 gehalten, der in dem Chassis gebildet ist, und das untere Ende der Feder 370 wird auf dem Stift 378 auf der Druckplatte 368 gehalten. Auf diese Weise spannt die Feder die Druckplatte nach unten gegen die Membran vor, um das Volumen der Kammer zu erhöhen. Die Wand 374 und die Flügel 380 dienen dazu, die Ausrichtung der Druckplatte zu stabilisieren, während deren freie kolbenartige Bewegung innerhalb der Kammer 356 ermöglicht wird. Die Struktur der Druckplatte, bei der sich die Flügel von der kleineren Fläche nach außen erstrecken, liefert einen Zwischenraum für die wärmegefügte Verbindungsstelle zwischen der Membran und der Wand, und ermöglicht es der Membran, sich zu biegen, ohne eingeklemmt zu werden, während sich die Druckplatte nach oben und unten bewegt. Die Flügel sind ebenfalls beabstandet, um einen Fluidfluß in der Pumpe zu ermöglichen.
In Fig. 43 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Pumpe 326 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Pumpe eine Kammer 356a, die durch eine mantelförmige Wand 358a definiert ist, die sich von dem Körper 344a des Chassis nach unten erstreckt. Eine flexible Membran 366a ist an die untere Kante der Wand 358a befestigt, um das untere Ende der Kammer 356a zu umschließen. Ein Pumpeneinlaß 360a auf der Kammer 356a erstreckt sich von der Kammer 356a in das Tintenreservoir und ein Pumpenauslaß 362a ermöglicht es, daß Tinte aus der Kammer 356a austritt. Der Pumpeneinlaß 360a weist einen weiten Abschnitt 386 auf, der sich in die Kammer 356a öffnet, einen schmalen Abschnitt 388, der sich in das Tintenreservoir öffnet, und eine Schulter 390, die den weiten Abschnitt 386 mit dem schmalen Abschnitt 388 verbindet. Ein Ventil 364a ist in dem Pumpeneinlaß 360a positioniert, um den Tintenfluß in die Kammer 356a zu ermöglichen, und um den Tintenfluß von der Kammer 356a zurück in das Tintenreservoir zu begrenzen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Ventil kreisförmig. Anders geformte Ventile, wie z. B. quadratisch oder rechteckig, könnten jedoch ebenfalls verwendet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 43 ist eine einheitliche Feder/Druckplatte 392 in der Kammer 356a positioniert. Die Feder/Druckplatte 392 umfaßt eine flache untere Fläche 394, die benachbart zu der Membran 366a positioniert ist, einen Federabschnitt 396, der die untere Fläche nach unten vorspannt, und einen Befestigungsstab 398, der in den weiten Abschnitt 386 des Pumpeneinlasses reibungsgepaßt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Federabschnitt 396 im allgemeinen in der Konfiguration kreisförmig, und durch die Membran 366a in eine gebogene Position vorgespannt. Die natürliche Elastizität des Materials, das verwendet wird, um die Feder/Druckplatte aufzubauen, drückt die Feder in ihre ursprüngliche Konfiguration, wodurch die untere Fläche nach unten vorgespannt wird, um das Volumen der Kammer 356a auszudehnen. Die einheitliche Feder/Druckplatte 392 kann aus verschiedenen geeigneten Materialien, wie z. B. HYTRELTM, gebildet sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Ventil 364a ein Klappenventil, das durch die Oberseite des Befestigungsstabs 398 auf der Schulter 390 des Pumpeneinlasses 360a in Position gehalten wird. Der Befestigungsstab 398 weist einen kreuzförmigen Querschnitt auf, der es dem Klappenventil 364a ermöglicht, sich nach unten in vier offene Quadranten zu verbiegen, um es zu ermöglichen, daß Tinte von dem Tintenreservoir in die Kammer fließt. Die Schulter hindert das Klappenventil daran, sich nach oben zu verbiegen, um den Tintenfluß von der Kammer zurück in das Reservoir zu begrenzen. Statt dessen tritt Tinte über den Pumpenauslaß 362 aus der Kammer aus. Es ist offensichtlich, daß der Befestigungsstab einen "V"-Querschnitt, einen "I"-Querschnitt oder jeden anderen Querschnitt aufweisen kann, der es dem Klappenventil ermöglicht, sich ausreichend zu biegen, um den benötigten Tintenfluß in die Kammer zu erlauben.
Wie es in Fig. 38 dargestellt ist, verbindet eine Leitung 384 den Pumpenauslaß 362 mit dem Fluidauslaß 328. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die obere Wand der Leitung 384 durch das untere Bauglied des Rahmens 346 gebildet, die untere Wand ist durch den Körper 344 des Chassis gebildet, eine Seite ist durch einen Abschnitt des Chassis umschlossen und die andere Seite ist durch einen Abschnitt von einer der Kunststofflagen 350 umschlossen. Wie es in Fig. 37 und 38 dargestellt ist, ist der Fluidauslaß 328 in einem hohlen zylindrischen Vorsprung 399 untergebracht, der sich von dem Chassis 322 nach unten erstreckt. Die Oberseite des Vorsprungs 399 öffnet sich in die Leitung 384, um es der Tinte zu ermöglichen, von der Leitung in den Fluidauslaß zu fließen. Eine Feder 400 und eine Abdichtungskugel 402 sind in dem Vorsprung 399 positioniert, und werden durch eine nachgiebige Trennwand 404 und eine Quetschabdeckung 406 am Platz gehalten. Die Länge der Feder 400 ist derart, daß dieselbe in den umgekehrten Vorsprung 399 plaziert werden kann, wobei die Kugel 402 oben ist. Die Trennwand 404 kann dann in den Vorsprung 399 eingefügt werden, um die Feder 400 leicht zusammenzudrücken, so daß die Feder die Abdichtungskugel 402 leicht gegen die Trennwand 404 vorspannt, um eine Abdichtung zu bilden. Die Quetschabdeckung 406 paßt über die Trennwand 404 und nimmt mit einem ringförmigen Vorsprung 408 auf dem Vorsprung 399 Eingriff, um die gesamte Anordnung am Platz zu halten.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl die Feder 100 als auch die Kugel 402 aus rostfreiem Stahl. Die Abdichtungskugel 402 weist eine solche Größe auf, daß dieselbe sich frei innerhalb des Vorsprungs 399 bewegen kann, und den Tintenfluß um die Kugel ermöglicht, wenn sich dieselbe nicht in der Abdichtungsposition befindet. Die Trennwand 404 ist aus Polyisoprengummi gebildet und weist einen konkaven Boden auf, um einen Abschnitt der Kugel 402 aufzunehmen; um eine sichere Abdichtung zu bilden. Die Trennwand 404 ist mit einem Schlitz 410 versehen, so daß dieselbe leicht durchstoßen werden kann, ohne zu reißen oder einen Trichter zu bilden. Der Schlitz ist jedoch normalerweise geschlossen, so daß die Trennwand selbst eine zweite Abdichtung bildet. Der Schlitz kann vorzugsweise leicht abgeschrägt sein, wobei das schmalere Ende zu der Kugel 402 benachbart ist. Die dargestellte Quetschabdeckung 406 ist aus Aluminium gebildet und weist eine Dicke von etwa 0,020 Zoll auf. Ein Loch 412 ist vorgesehen, so daß die Quetschäbdekkung 406 das Durchstoßen der Trennwand 404 nicht stört.
Wenn die Pumpe und der Fluidauslaß am Platz sind, kann das Tintenreservoir 324 mit Tinte gefüllt werden. Um das Tintenreservoir 324 zu füllen, kann Tinte durch das Fülltor 352 eingespritzt werden. Während Tinte in das Reservoir eingeführt wird, kann eine Nadel (nicht gezeigt) durch den Schlitz 410 in der Trennwand 404 eingefügt werden, um die Abdichtungskugel 402 hinunterzudrücken, und den Austritt von Luft aus dem Reservoir zu ermöglichen. Alternativ kann durch die Nadel ein Teilvakuum angelegt werden. Das Teilvakuum an dem Fluidauslaß bewirkt, daß Tinte von dem Reservoir 324 die Kammer 356, die Leitung 384 und den zylindrischen Vorsprung 399 füllt, so daß wenig oder keine Luft in Kontakt mit der Tinte bleibt. Das Teilvakuum, das an den Fluidauslaß angelegt wird, beschleunigt außerdem den Füllprozeß. Sobald der Tintenvorrat gefüllt ist, wird der Stöpsel 394 in das Fülltor preßgepaßt, um den Austritt von Tinte oder den Eintritt von Luft zu verhindern.
Selbstverständlich gibt es eine Vielzahl von anderen Verfahren, die ebenfalls verwendet werden können, um den vorliegenden Tintenvorrat zu füllen. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, vor dem Füllen des Tintenvorrats mit Tinte den gesamten Tintenvorrat mit Kohlenstoffdioxid zu spülen. Auf diese Weise ist alles Gas, das während dem Füllprozeß in dem Tintenvorrat eingeschlossen ist, Kohlenstoffdioxid und nicht Luft. Dies kann vorteilhaft sein, weil sich Kohlendioxid in einigen Tinten auflöst, während Luft dies nicht tut. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, soviel Gas wie möglich von dem Tintenvorrat zu entfernen, so daß Blasen und dergleichen nicht in den Druckkopf oder die Schleppröhre eindringen. Zu diesem Zweck kann es ebenfalls vorteilhaft sein, entgaste Tinte zu verwenden, um die Reaktion oder das Vorliegen von Blasen in dem Tintenvorrat weiter zu vermeiden.
Obwohl das Tintenreservoir 324 eine ideale Möglichkeit zum Enthalten von Tinte liefert, kann dasselbe leicht durchstoßen werden oder reißen, und kann eine bestimmte Menge von Wasserverlust von der Tinte ermöglichen. Dementsprechend, ist das Reservoir 324 in einer Schutzhülle 330 umschlossen, um das Reservoir 324 zu schützen und den Wasserverlust weiter zu begrenzen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Hülle 330 aus geklärtem Polypropylen. Es hat sich erwiesen, daß eine Dicke von etwa 1 mm einen stabilen Schutz liefert und einen unannehmbaren Wasserverlust von der Tinte verhindert. Das Material und die Dicke der Hülle können bei anderen Ausführungsbeispielen jedoch variieren.
Wie es in Fig. 37 dargestellt ist, weist die Oberseite der Hülle 330 Greifoberflächen 414 mit einer Kontur auf, die geformt und texturiert sind, um es einem Benutzer zu ermöglichen, den Tintenvorrat 320 leicht zu greifen und zu handhaben. Eine vertikale Rippe 416 mit einer Arretierung 418, die in der Nähe des unteren Ende derselben gebildet ist, steht lateral von jeder Seite der Hülle 330 hervor. Die Basis der Hülle 330 ist offen, um das Einfügen des Chassis 322 zu ermöglichen. Ein Anschlag 420 erstreckt sich von jeder Seite der Wand 58, die die Kammer 356 definiert, lateral nach außen. Diese Anschläge 420 stoßen an die untere Kante der Hülle 330 an, wenn das Chassis 322 eingefügt wird.
Eine Schutzabdeckung 332 ist an dem Boden der Hülle 330 angebracht, um das Chassis 322 in Position zu halten. Die Abdeckung 332 ist mit Ausnehmungen 428 versehen, die die Anschläge 420 auf dem Chassis 322 aufnehmen. Auf diese Weise sind die Anschläge fest zwischen der Abdeckung und der Hülle gesichert, um das Chassis in Position zu halten. Die Abdeckung ist ebenfalls mit einer Öffnung 334 versehen, um einen Zugriff 326 auf die Pumpe 326 zu ermöglichen, und mit einer Öffnung 336, um einen Zugriff auf den Fluidauslaß 328 zu ermöglichen. Die Kappe 332 überdeckt das Fülltor, um dazu beizutragen, daß das Manipulieren des Tintenvorrats verhindert wird.
Die Kappe ist mit hervorstehenden Schlüsseln 430 versehen, die den Druckertyp identifizieren können, für den der Tintenvorrat beabsichtigt ist, und den Tintentyp, der in dem Tintenvorrat enthalten ist. Falls der Tintenvorrat beispielsweise mit schwarzer Tinte gefüllt ist, kann eine Kappe mit Schlüsseln, die schwarze Tinte anzeigen, verwendet werden. Falls gleichartig dazu der Tintenvorrat mit einer speziellen Tintenfarbe gefüllt ist, kann eine Kappe verwendet werden, die diese Farbe anzeigt. Die Farbe der Kappe kann ebenfalls verwendet werden, um die Tintenfarbe anzuzeigen, die in dem Tintenvorrat enthalten ist.
Als Folge dieser Struktur können das Chassis und die Hülle unabhängig von dem speziellen Tintentyp, den sie enthalten werden, hergestellt und zusammengebaut werden. Dann wird, nachdem das Tintenreservoir gefüllt ist, eine Kappe, die die spezielle verwendete Tinte anzeigt, an der Hülle befestigt. Dies ermöglicht Einsparungen bei der Herstellung, weil ein Vorrat von leeren Gehäusen und Hüllen im Bestand gespeichert werden kann. Wenn es dann einen Bedarf an einem speziellen Tintentyp gibt, kann diese Tinte in den Tintenvorrat eingeführt werden, und eine geeignete Kappe an dem Tintenvorrat befestigt werden. Somit reduziert dieses Schema den Bedarf, große Bestände von Tintenvorräten zu halten, die jeden Tintentyp enthalten.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Boden der Hülle 330 mit zwei Umfangsrillen 422 umgeben, die zwei Umfangsrippen 424 in Eingriff nehmen, die auf der Kappe 332 gebildet sind, um die Kappe an der Hülle zu befestigen. Schallschweißen oder ein anderer Mechanismus kann ebenfalls wünschenswert sein, um die Kappe fester an der Hülle zu befestigen. Zusätzlich kann ein Etikett (nicht gezeigt) sowohl an die Kappe als auch die Hülle geklebt werden, um die beiden fester aneinander zu befestigen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein druckempfindliches Haftmittel verwendet, um das Etikett auf eine Weise zu befestigen, die verhindert, daß das Etikett abgelöst werden kann und das Manipulieren mit dem Tintenvorrat verhindert.
Die Befestigung zwischen der Hülle, dem Chassis und der Kappe sollte vorzugsweise eng genug sein, um eine unbeabsichtigte Trennung der Kappe von der Hülle zu verhindern, und um den Tintenfluß von der Hülle zu stoppen, wenn in dem Tintenreservoir ein Leck entstehen sollte. Es ist jedoch außerdem wünschenswert, daß die Befestigung das langsame Eintreten von Luft in die Hülle erlaubt, während Tinte von dem Reservoir aufgebraucht wird, um den Druck in der Hülle im allgemeinen gleich wie den Umgebungsdruck zu halten. Andernfalls kann sich in der Hülle ein Negativdruck entwickeln und den Tintenfluß von dem Reservoir verhindern. Der Eintritt von Luft sollte jedoch begrenzt werden, um eine hohe Feuchtigkeit innerhalb der Hülle beizubehalten und den Wasserverlust von der Tinte zu minimieren.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Hülle 330 und das flexible Reservoir 324, die dasselbe enthält, die Kapazität auf, um etwa 30 Kubikzentimeter Tinte zu halten. Die Hülle ist etwa 67 mm breit, 15 mm dick und 60 mm hoch. Selbstverständlich können abhängig von den speziellen Bedürfnissen eines bestimmten Druckers auch andere Abmessungen und Formen verwendet werden.
Der dargestellte Tintenvorrat 320 ist ideal geeignet für die Einfügung in eine Andockstation 423, wie diejenige, die in den Fig. 44-47 dargestellt ist. Die in Fig. 44 dargestellte Andockstation 423 ist für die Verwendung mit einem Farbdrucker beabsichtigt. Dementsprechend weist dieselbe vier Andockfächer 338 auf, die Seite an Seite liegen, von denen jedes einen Tintenvorratsbehälter 320 mit einer unterschiedlichen Farbe aufnehmen kann. Die Struktur des dargestellten Tintenvorrats ermöglicht eine relativ schmale Breite. Dies ermöglicht es, daß vier Tintenvorräte Seite an Seite in einer kompakten Andockstation angeordnet sind, ohne die Aufstellfläche des Druckers unnötig zu erhöhen.
Jede Andockstation 338 umfaßt gegenüberliegende Wände 434 und 436, die nach innen gerichtete vertikale Kanäle 438 und 440 definieren. Eine Blattfeder 442 (Fig. 45) mit einem Eingriffsstift 444 ist in dem unteren Abschnitt von jedem Kanal 438 und 440 positioniert. Der Eingriffsstift 44 von jeder Blattfeder 442 erstreckt sich in den Kanal zu der Andockstation 338 und ist durch die Blattfeder nach innen vorgespannt. Die Kanäle 438 und 440 sind mit Zusammenpaßschlüsseln 439 versehen, die darin gebildet sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Zusammenpaßschlüssel in den Kanälen auf einer Wand die gleichen für jede Andockstation und identifizieren den Druckertyp, in dem die Andockstation verwendet wird. Die Zusammenpaßschlüssel in den Kanälen der anderen Wand sind für jede Andockstation unterschiedlich und identifizieren die Tintenfarbe für die Verwendung in dieser Andockstation. Eine Basisplatte 446 definiert den Boden von jeder Andockstation 338. Die Basisplatte 446 umfaßt eine Öffnung 448, die die Betätigungsvorrichtung 340 aufnimmt und ein Gehäuse 450 für den Fluideinlaß 342 trägt.
Wie es in Fig. 44 dargestellt ist, erstreckt sich das obere Ende der Betätigungsvorrichtung durch die Öffnung 448 in der Basisplatte 446 nach oben und in das Andockfach 338. Der untere Abschnitt der Betätigungsvorrichtung 340 ist unterhalb der Basisplatte positioniert und ist schwenkbar mit einem Ende eines Hebels 452 gekoppelt, der an einem Drehpunkt 454 getragen wird. Das andere Ende des Hebels 454 wird durch eine Druckfedeb 456 (Fig. 47) nach unten vorgespannt. Auf diese Weise drückt die Kraft der Druckfeder 456 die Betätigungsvorrichtung 340 nach oben. Eine Nocke 458 (Fig. 48A), die auf einer drehbaren Welle 460 befestigt ist, ist derart positioniert, daß die Rotation der Welle zu einer Eingriffsposition bewirkt, daß die Nocke die Kraft der Druckfeder 456 überwindet und die Betätigungsvorrichtung 340 nach unten bewegt. Die Bewegung der Betätigungsvorrichtung, wie sie nachfolgend näher erläutert wird, bewirkt, daß die Pumpe 326 Tinte von dem Reservoir 324 zieht, und dieselbe durch den Fluidauslaß 328 und den Fluideinlaß 342 zu dem Drucker leitet.
Wie es in Fig. 47 dargestellt ist, erstreckt sich ein Anzeigeelement 484 von dem Boden der Betätigungsvorrichtung 340 nach unten, wo dasselbe in einem optischen Detektor 486 aufgenommen wird. Der optische Detektor 486 weist einen herkömmlichen Aufbau auf und richtet einen Lichtstrahl von einem Schenkel 486a zu einem Sensor (nicht gezeigt), der auf dem anderen Schenkel 486b positioniert ist. Der optische Detektor ist derart positioniert, daß, wenn die Betätigungsvorrichtung 340 in der obersten Position ist, die der Oberseite des Pumpenschlags entspricht, erhöht sich das Anzeigeelement 484 über den Lichtstrahl, und ermöglicht es demselben, den Sensor zu erreichen und den Detektor zu aktivieren. Bei jeder niedrigeren Position blockiert das Anzeigeelement den Lichtstrahl und hindert denselben daran, den Sensor zu erreichen, und der Detektor befindet sich in einem nicht aktivierten Zustand. Auf diese Weise kann der Sensor verwendet werden, wie es nachfolgend näher erläutert ist, um den Betrieb der Pumpe zu steuern und um zu erfassen, wenn ein Tintenvorrat leer ist.
Wie es in Fig. 45 ersichtlich ist, ist der Fluidauslaß 342 in dem Gehäuse 450 positioniert, das auf der Basisplatte 446 getragen wird. Der dargestellte Fluidauslaß 342 umfaßt eine sich nach oben erstreckende Nadel 462 mit einem geschlossenen stumpfen oberen Ende 464, einer Grundbohrung 466 und einem lateralen Loch 468. Eine Schleppröhre 469, die in Fig. 47 gezeigt ist, ist mit dem unteren Ende der Nadel 462 in Fluidkommunikation mit der Grundbohrung 466 verbunden. Die Schleppröhre 469 führt zu einem Druckkopf (nicht gezeigt). Bei den meisten Druckern umfaßt der Druckkopf normalerweise ein kleines Tintenfaß zum Beibehalten einer kleinen Menge von Tinte und einen Typ von Druckregler, um einen geeigneten Druck innerhalb des Tintenfasses beizubehalten. Typischerweise ist es wünschenswert, daß der Druck innerhalb des Tintenfasses etwas geringer ist als der umgebende Druck. Dieser Rückdruck trägt dazu bei, die Tinte daran zu hindern, von dem Druckkopf zu tropfen. Der Druckregler an dem Druckkopf kann im allgemeinen ein Rückschlagventil umfassen, das den Tintenrückfluß von dem Druckkopf und in die Schleppröhre verhindert.
Eine Gleitmanschette 470 umgibt die Nadel 462 und ist durch eine Feder 472 nach oben vorgespannt. Die Gleitmanschette 470 umfaßt einen nachgiebigen Abdichtungsabschnitt 474 mit einer freigelegten oberen Oberfläche 476 und einer inneren Oberfläche 478 in direktem Kontakt mit der Nadel 462. Außerdem umfaßt die dargestellte Gleitmanschette einen im wesentlichen starren Abschnitt 480, der sich nach unten erstreckt, um die Feder 472 teilweise aufzunehmen. Ein ringförmiger Anschlag 482 erstreckt sich von der unteren Kante des im wesentlichen starren Abschnitts 480 nach außen. Der ringförmige Anschlag 482 ist unterhalb der Basisplatte 446 positioniert, derart, daß derselbe an die Basisplatte anstößt, um die Bewegung der Gleitmanschette 470 nach oben zu begrenzen und um eine obere Position der Gleitmanschette auf der Nadel 462 zu definieren. In der oberen Position ist das laterale Loch 468 durch den Abdichtungsabschnitt 474 der Manschette umgeben, um das laterale Loch abzudichten, und das stumpfe Ende 464 der Nadel ist im allgemeinen auf gleicher Höhe mit der oberen Oberfläche 476 der Manschette.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nadel 462 eine 18-Gauge-Nadel aus rostfreiem Stahl mit einem Innendurchmesser von etwa 1,04 mm, einem Außendurchmesser von etwa 1,2 mm und einer Länge von etwa 30 mm. Das laterale Loch ist im allgemeinen rechteckig mit Abmessungen von etwa 0,55 mm mal 0,70 mm und ist etwa 1,2 mm von dem oberen Ende der Nadel positioniert. Der Abdichtungsabschnitt 474 der Gleitmanschette besteht aus Ethylenpropylentimermonomer, und der im allgemeinen starre Abschnitt 476 besteht aus Polypropylen oder einem anderen geeigneten starren Material. Der Abdichtungsabschnitt ist mit einer Öffnung geformt, um die Nadel fest aufzunehmen und eine stabile Abdichtung zwischen der inneren Oberfläche 478 und der Nadel 462 zu bilden. Bei anderen Ausführungsbeispielen können auch alternative Abmessungen, Materialien oder Konfigurationen verwendet werden.
Um einen Tintenvorrat 320 in das Andockfach 338 einzubauen, kann ein Benutzer einfach das untere Ende des Tintenvorrats zwischen die gegenüberliegenden Wände 434 und 436 einfügen, mit einer Kante in einem vertikalen Kanal 438 und der anderen Kante in dem anderen vertikalen Kanal 440, wie es in Fig. 44 gezeigt ist. Der Tintenvorrat wird dann in die eingebaute Position nach unten gedrückt, wie es in Fig. 46 gezeigt ist, in der die Unterseite der Kappe 332 an die Basisplatte 446 anstößt. Während der Tintenvorrat nach unten gedrückt wird, nehmen der Fluidauslaß 328 und der Fluideinlaß 342 automatisch Eingriff, und öffnen sich, um einen Weg für Fluidfluß von dem Tintenvorrat zu dem Drucker zu bilden, wie es nachfolgend näher erläutert ist. Zusätzlich dringt die Betätigungsvorrichtung in die Öffnung 334 in der Kappe 332 ein, um die Pumpe unter Druck zu setzen, wie es nachfolgend näher erläutert ist.
Sobald dieselben in Position sind, nehmen die Eingriffsstifte 444 auf jeder Seite der Andockstation mit den Arretierungen 418, die in der Hülle 330 gebildet sind, Eingriff, um den Tintenvorrat vollständig am Platz zu halten. Die Blattfedern 442, die es den Eingriffsstiften während der Einfügung des Tintenvorrats ermöglichen, sich nach außen zu bewegen, spannen die Eingriffsstifte nach innen vor, um den Tintenvorrat in der eingebauten Position zu halten. Während dem Einbauprozeß und in der eingebauten Position sind die Kanten des Tintenvorrats 320 in den vertikalen Kanälen 438 und 440, die dem Tintenvorrat laterale Unterstützung und Stabilität liefern, aufgenommen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es wünschenswert sein, Rillen in einem oder beiden der Kanäle 438 zu bilden, die die vertikale Rippe 416 aufnehmen, die in der Hülle gebildet ist, um zusätzliche Stabilität für den Tintenvorrat zu liefern.
Um den Tintenvorrat 320 zu entfernen, greift ein Benutzer einfach den Tintenvorrat unter Verwendung der Greifoberflächen 414 mit Kontur, und zieht nach oben, um die Kraft der Blattfedern 442 zu überwinden. Bei der Entfernung werden der Fluidauslaß 328 und der Fluideinlaß 342 automatisch getrennt und erneut abgedichtet, wobei wenig oder keine Tinte zurückbleibt, und die Pumpe 326 wird drucklos gemacht, um die Möglichkeit von Lecken von dem Tintenvorrat zu reduzieren.
Der Betrieb der Fluidverbindung, das ist der Fluidauslaß 328 und der Fluideinlaß 342, während der Einfügung des Tintenvorrats ist in Fig. 45 und 46 dargestellt. Fig. 45 zeigt den Fluidauslaß 328 bei dem anfänglichen Kontakt desselben mit dem Fluideinlaß 342. Wie es in Fig. 45 dargestellt ist, ist das Gehäuse 450 teilweise durch die Öffnung 336 in die Kappe 332 eingedrungen, und das untere Ende des Fluidauslasses 328 ist in die Oberseite des Gehäuses 450 eingedrungen. An diesem Punkt kontaktiert die Quetschabdeckung 406 die Abdichtungsmanschette 470, um eine Abdichtung zwischen dem Fluidauslaß 328 und dem Fluideinlaß 342 zu bilden, während sich beide nach wie vor in ihren abgedichteten Positionen befinden. Diese Abdichtung wirkt als Sicherheitssperre in dem Fall, daß Tinte während dem Kopplungs- und Entkopplungsprozeß durch die Trennwand 404 oder von der Nadel 462 leckt.
Bei der dargestellten Konfiguration sind der Boden des Fluideinlasses und die Oberseite des Fluidauslasses in der Form ähnlich. Somit ist nur sehr wenig Luft in der Abdichtung zwischen dem Fluidauslaß des Tintenvorrats und dem Fluideinlaß des Druckers gefangen. Dies ermöglicht einen sauberen Betrieb des Druckers durch Reduzieren der Möglichkeit, daß Luft in den Fluidauslaß 328 oder den Fluideinlaß 342 eindringt und die Tintenstrahlen in dem Druckkopf erreicht.
Während der Tintenvorrat 320 weiter in das Andockfach 338 eingefügt wird, drückt der Boden des Fluidauslasses 328 die Gleitmanschette 470 nach unten, wie es in Fig. 46 dargestellt ist. Gleichzeitig dringt die Nadel 462 in den Schlitz 410 ein und verläuft durch die Trennwand 404, um die Abdichtungskugel 402 niederzudrücken. Somit kann die Tinte in der vollständig eingefügten Position von dem Vorsprung 399 um die Abdichtungskugel 402, in das laterale Loch 468, die Grundbohrung 466 entlang und durch die Schleppröhre 469 zu dem Druckkopf fließen.
Beim Entfernen des Tintenvorrats 320 wird die Nadel 462 herausgezogen und die Feder 400 drückt die Abdichtungskugel 402 fest gegen die Trennwand, um eine stabile Abdichtung zu erreichen. Außerdem schließt sich der Schlitz 410, um eine zweite Abdichtung zu bilden, von denen beide dazu dienen, Tinte daran zu hindern, durch den Fluidauslaß 328 zu laufen. Gleichzeitig drückt die Feder 472 die Gleitmanschette 470 zurück in ihre obere Position, in der das laterale Loch 468 in dem abdichtenden Abschnitt der Manschette 474 umschlossen ist, um den Austritt von Tinte von dem Fluideinlaß 342 zu verhindern. Schließlich wird die Abdichtung zwischen der Quetschabdeckung 406 und der oberen Oberfläche 476 der Gleitmanschette gebrochen. Mit dieser Fluidverbindung wird wenig oder gar keine Tinte freigelegt, wenn der Fluidauslaß 328 von dem Fluideinlaß 342 getrennt wird. Dies trägt dazu bei, sowohl den Benutzer als auch den Drucker sauber zu halten.
Obwohl der dargestellte Fluidauslaß 328 und der Fluideinlaß 342 eine sichere Abdichtung mit wenig eingeschlossener Luft beim Abdichten und wenig überschüssiger Tinte beim Lösen der Abdichtung schaffen, können auch andere Fluidverbindungen verwendet werden, um den Tintenvorrat mit dem Drucker zu verbinden. Beispielsweise könnte der dargestellte Fluideinlaß auf dem Tintenvorrat positioniert sein, und der dargestellte Fluidauslaß könnte in dem Andockfach positioniert sein.
Wenn der Tintenvorrat 320 wie in Fig. 46 dargestellt in das Andockfach 338 eingefügt ist, dringt die Betätigungsvorrichtung 340 durch die Öffnung 334 in die Kappe 332 ein, und ist in Position, um die Pumpe 326 zu betreiben. Die Fig. 48A-E stellen verschiedene Stufen des Betriebs der Pumpe dar. Fig. 48A stellt die vollgeladene Position der Pumpe 326 dar. Die flexible Membran 366 befindet sich in ihrer untersten Position, das Volumen der Kammer 356 befindet sich bei seinem Maximum und das Anzeigeelement 448 blockiert den Lichtstrahl von dem Sensor. Die Betätigungsvorrichtung 340 wird durch die Druckfeder 456 gegen die Membran 366 gedrückt, um die Kammer zu einem reduzierten Volumen zu drücken und einen Druck in der Pumpenkammer 356 zu erzeugen. Während das Ventil 364 den Tintenfluß von der Kammer zurück in das Reservoir begrenzt, verläuft die Tinte von der Kammer durch den Pumpenauslaß 362 und die Leitung 384 zu dem Fluidauslaß 328. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Druckfeder ausgewählt, um einen Druck von etwa 1,5 Pfund pro Quadratzoll in der Kammer zu erzeugen. Selbstverständlich kann der gewünschte Druck abhängig von den Anforderungen eines speziellen Druckers und im Verlauf des Pumpenschlags variieren. Beispielsweise schwankt der Druck in der Kammer bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel während dem Pumpenschlag von etwa 90 bis 45 Zoll Wassersäule.
Während Tinte von der Pumpenkammer 356 entleert wird, drückt die Druckfeder 456 die Betätigungsvorrichtung 340 weiterhin nach oben gegen die Membran 366, um in der Pumpenkammer 356 einen Druck beizubehalten. Dies bewirkt, daß sich die Membran nach oben zu einer Zwischenposition bewegt, die das Volumen der Kammer verringert, wie es in Fig. 48B dargestellt ist. In der Zwischenposition hält das Anzeigeelement 484 den Lichtstrahl weiterhin davon ab, den Sensor in dem optischen Detektor 486 zu erreichen.
Während mehr Tinte von der Pumpenkammer 356 aufgebraucht wird, wird die Membran 340 zu ihrer obersten Position gedrückt, wie es in Fig. 48C dargestellt ist. In der obersten Position ist das Volumen der Kammer 3S6 an seinem minimalen Betriebsvolumen und das Anzeigeelement 484 steigt hoch genug an, um es dem Lichtstrahl zu ermöglichen, den Sensor zu erreichen und den optischen Detektor 486 zu aktivieren.
Das Druckersteuersystem (nicht gezeigt) erfaßt die Aktivierung des optischen Detektors 486 und beginnt einen Auffrischzyklus. Wie es in Fig. 48D dargestellt ist, ist während dem Auffrischzyklus die Nocke 458 in Eingriff mit dem Hebel 452 gedreht, um die Druckfeder 456 zu drücken, und die Betätigungsvorrichtung 340 zu ihrer untersten Position zu bewegen. In dieser Position ist die Betätigungsvorrichtung 340 nicht mit der Membran 366 in Kontakt.
Wenn die Betätigungsvorrichtung 340 nicht mehr gegen die Membran 366 drückt, spannt die Pumpenfeder 370 die Druckplatte 368 und die Membran 366 nach außen vor, wodurch das Volumen ausgedehnt wird und der Druck innerhalb der Kammer 356 verringert wird. Der verringerte Druck in der Kammer 356 ermöglicht es, daß sich das Ventil 364 öffnet, und Tinte von dem Reservoir 324 in die Kammer 356 zieht, um die Pumpe 326 aufzufrischen, wie es in Fig. 48D dargestellt ist. Das Prüfventil an dem Druckkopf, der Flußwiderstand in der Schleppröhre oder beide halten die Tinte davon ab, durch die Leitung 348 zu der Kammer 356 zurückzukehren. Alternativ kann ein Prüfventil an dem Auslaßtor oder an einer anderen Position vorgesehen sein, um den Rückfluß von Tinte durch das Auslaßtor und in die Kammer zu verhindern.
Nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer verstrichen ist, wird der Auffrischzyklus durch Drehen der Nocke 448 zurück in ihre nicht in Eingriff genommene Position beendet, und der Tintenvorrat kehrt typischerweise zu der Konfiguration zurück, die in Fig. 48A dargestellt ist.
Falls jedoch der Tintenvorrat keine Tinte mehr aufweist, kann während einem Auffrischzyklus keine Tinte in die Pumpenkammer 356 eindringen. In diesem Fall hindert der Rückdruck in dem Tintenreservoir 324 die Kammer 356 daran, sich auszudehnen. Wenn die Nocke 458 folglich in ihre nicht in Eingriff genommene Position zurückgedreht wird, kehrt die Betätigungsvorrichtung 340 zu ihrer obersten Position zurück, wie es in Fig. 48E dargestellt ist, und der optische Detektor 486 ist wieder aktiviert. Die Aktivierung des optischen Detektors unmittelbar nach einem Auffrischungszyklus informiert das Steuersystem, daß der Tintenvorrat keine Tinte mehr aufweist (oder daß möglicherweise eine andere Fehlfunktion den richtigen Betrieb des Tintenvorrats verhindert). Ansprechend darauf kann das Steuersystem ein Signal erzeugen, das den Benutzer informiert, daß der Tintenvorrat einen Austausch erfordert. Dies kann die Lebensdauer des Druckkopfs durch Verhindern von Trockenfeuern der Tintenstrahlen stark verlängern.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es wünschenswert sein, die Nocke 458 zu der nicht in Eingriff genommenen Position zu drehen, und Druck von der Kammer 356 zu entfernen, wenn der Drucker nicht druckt. Es ist offensichtlich, daß statt dem optischen Detektor ein mechanischer Schalter, ein elektrischer Schalter oder ein anderer Schalter, der in der Lage ist, die. Position der Betätigungsvorrichtung zu erfassen, verwendet werden kann.
Die Konfiguration des vorliegenden Tintenvorrats ist besonders vorteilhaft, weil nur die relativ kleine Menge an Tinte in der Kammer unter Druck gesetzt wird. Die große Mehrheit der Tinte wird in dem Reservoir etwa bei Umgebungsdruck gehalten. Somit ist es weniger wahrscheinlich, daß dieselbe leckt, und in dem Fall eines Lecks kann dieselbe besser zurückgehalten werden.
Die dargestellte Membranpumpe hat sich als sehr zuverlässig und als gut geeignet für die Verwendung bei dem Tintenvorrat erwiesen, Andere Pumpentypen können jedoch ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise können eine Kolbenpumpe, eine Balgpumpe oder andere Pumpentypen für die Verwendung angepaßt werden.
Wie es oben erörtert wurde, umfaßt die dargestellte Andockstation 432 (Fig. 44) vier Andockstationen 338, die Seite an Seite angeordnet sind. Diese Konfiguration ermöglicht es, daß die Wand 434, die Wand 436 und die Basisplatte 446 für die vier Andockfächer einheitlich sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Blattfedern für jede Seite der vier Andockfächer als ein einziges Stück gebildet sein, das an dem Boden verbunden ist. Außerdem sind die Nocken 458 für jedes Andockfach an einer einzigen Welle 460 befestigt. Die Verwendung einer einzigen Welle führt dazu, daß alle vier Tintenvorräte aufgefrischt werden, wenn die Pumpe von einem der vier sein minimales Betriebsvolumen erreicht. Alternativ kann es wünschenswert sein, die Nocken und die Welle zu konfigurieren, um eine dritte Position zu liefern, in der nur der schwarze Tintenvorrat unter Druck gesetzt ist. Dies ermöglicht es, daß die farbigen Tintenvorräte während einem Druckauftrag, der nur schwarze Tinte erfordert, bei dem Umgebungsdruck bleiben.
Die Anordnung von vier Andockfächern, die Seite an Seite angeordnet sind, ist für die Verwendung in einem Farbdrucker beabsichtigt. Eines der Andockfächer soll einen Tintenvorrat aufnehmen, der schwarze Tinte enthält, einer einen Tintenvorrat, der gelbe Tinte enthält, einer einen Tintenvorrat, der Cyan-Tinte enthält, und einer einen Tintenvorrat, der Magenta-Tinte enthält. Die Zusammenpaßschlüssel 439 für jedes der vier Andockfächer sind unterschiedlich und entsprechen der Tintenfarbe für dieses Andockfach. Die Zusammenpaßschlüssel 439 sind geformt, um die entsprechenden Schlüssel 430 aufzunehmen, die auf einer Kappe eines Tintenvorrats mit der geeigneten Farbe gebildet sind. Das heißt, die Schlüssel 430 und die Zusammenpaßschlüssel 439 sind so geformt, daß nur ein Tintenvorrat mit der richtigen Tintenfarbe, wie sie durch die Schlüssel auf der Kappe angezeigt ist, in jedes spezielle Andockfach eingefügt werden kann. Die Zusammenpaßschlüssel 439 können ebenfalls den Tintenvorrattyp identifizieren, der in das Andockfach eingebaut werden soll. Dieses System trägt dazu bei, einen Benutzer davon abzuhalten, versehentlich einen Tintenvorrat einer Farbe in ein Andockfach für eine andere Farbe einzufügen, oder einen Tintenvorrat, der für einen Druckertyp vorgesehen ist, in den falschen Druckertyp einzufügen.
Die konstante Unterdrucksetzung der verschiedenen Tintenvorratskassetten, die beschrieben wurden, weist im Vergleich zu der periodischen Unterdrucksetzung die folgenden Vorteile auf:
(1) Geringere Produktkosten/minimale Produktkomplexität durch Eliminieren jeder Pumpstation;
(2) unter Druck setzen der Röhren reduziert oder eliminiert Luftdiffusion in die Röhren (abhängig von dem Druckpegel).
Die periodische Unterdrucksetzung weist im Vergleich zu der konstanten Unterdrucksetzung die folgenden Vorteile auf:
(1) Fluidabdichtungen und Ventile müssen keinem dauernden Druck widerstehen, was zu einer verbesserten Zuverlässigkeit führt;
(2) Tintenvorräte sind weniger aufwendig, da die Kunststoffhülle nicht so stark sein muß.

Zusammenfassung

Die verschiedenen Druckkassetten (beispielsweise Abwärtsverbindungsnadel, Aufwärtsverbindungsnadel und Trennwandturm), Wagen und Außerachsen-Tintenzuführsysteme, die hierin beschrieben sind, können in verschiedenen Kombinationen verwendet werden, um Tinte zu den Düsen der Druckköpfe in den Druckkassetten zu liefern. Als ein Beispiel kann jede der beschriebenen Druckkassetten mit entweder den unter Druck stehenden oder nicht unter Druck stehenden Tintenvorratskassetten verwendet werden. Die Tintenvorratskassetten können in einem Drucker angeordnet sein für bequemen Zugriff, leichte Verwendung, maximale Ausnutzung des Platzes und für das Ermöglichen des erforderlichen, gelieferten Tintenvolumens. Der Druckregler, der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel einstückig ist mit der Druckkassette, ermöglicht es, daß die Druckkopfleistung von der relativen Höhe der Tintenversorgung und des Druckkopfs unabhängig ist.
Das kostengünstigste System wird typischerweise eines mit nicht unter Druck stehenden Vorräten sein. Die Unterdrucksetzung kann jedoch für einige Situationen erforderlich sein. Dies ist am besten ersichtlich durch Bedenken von Ursachen für dynamische und statische Druckänderung. Der statische Druck in dem Druckkopf ist definiert als der, der vorliegt, wenn der Druckkopf ruhig gestellt ist und nicht in Betrieb ist, und ist typischerweise durch die Feder in dem Regler optimalerweise auf -2 bis -6 Zoll Wassersäule eingestellt. Falls jedoch die Tintenvorräte mehr als 6 Zoll unterhalb des Druckkopfs positioniert sind, wird der Regler immer offen sein (wenn man von dem oben eingestellten Punktbereich ausgeht), und der statische Druck wird immer der Höhenunterschied sein. Um die Sache noch zu verschlimmern, ist der betreffende Druck dynamisch, und definiert als der Druck, den der Druckkopf während des Betriebs erfährt. Folglich wird der tatsächliche dynamische Druck eine noch größere negative Zahl haben und außerhalb des Reglerbereichs liegen.
Das unter Druck setzen des Tintenvorrats wird dieses Problem lösen. Dies kann durch das vorher erwähnte Verfahren oder durch Verwenden von Federn durchgeführt werden, um konstanten Tintenvorratsdruck zu liefern. Dies kann durchgeführt werden, um den relativen Höhen und anderen Faktoren, die den dynamischen Druckabfall beeinflussen, entgegenzuwirken. Die Faktoren, die den dynamischen Druckabfall erhöhen, umfassen die Rats der Tintenverwendung durch den Druckkopf, sich verringernde Röhrendurchmesser, wachsende Röhrenlänge und zunehmende Tintenviskosität. Die Unterdrucksetzung muß erhöht werden, bis der Druck vollständig durch den Regler in die von der Druckqualität gegebene Druckspezifikation gesteuert ist.
Als Folge dieser Gestaltungsoptionen bietet der integrierte Druckregler einen weiten Bereich von Produktimplementierungen außer denen, die in den Fig. 1A und 1B dargestellt sind. Beispielsweise können solche Tintenzuführsysteme in einem Tintenstrahldrucker eingebaut sein, der wie in Fig. 49 gezeigt, in einer Faksimilemaschine 500 verwendet wird, bei dem eine sich bewegende Kassette 502 und ein Außerachsen-Tintenzuführsystem 504, das über eine Röhre 506 verbunden ist, mit gestricheltem Umriß gezeigt sind.
Fig. 50 stellt eine Kopiermaschine 510 dar, die außerdem eine kombinierte Faksimile/Kopiermaschine sein kann, die ein hierin beschriebenes Tintenzuführsystem umfaßt. Die sich bewegenden Druckkassetten 502 und ein Außerachsen- Tintenvorrat 504, die über eine Röhre 506 verbunden ist, sind in gestricheltem Umriß gezeigt.
Fig. 51 stellt einen Großformatdrucker 516 dar, der auf einer breiten fortlaufenden Papierrolle druckt, die durch eine Ablage 518 getragen wird. Es ist gezeigt, daß die sich bewegenden Druckkassetten 502 über die Röhre 506 mit dem Außerachsen-Tintenvorrat 504 verbunden sind.
Faksimilemaschinen, Kopiermaschinen und Großformatmaschinen werden tendenziell gemeinschaftlich verwendet und stark belastet. Sie werden häufig unbeaufsichtigt verwendet und für große Anzahlen von Kopien. Folglich werden für diese Maschinen Tintenvorräte mit großer Kapazität (50-500 Kubikzentimeter) tendenziell bevorzugt. Im Gegensatz dazu wäre ein Heimdrucker oder tragbarer Drucker am besten mit Vorräten mit niedriger Kapazität, um die Produktgröße und die Produktkosten zu minimieren. Folglich sind die in den Fig. 1A und 1B gezeigten Produktlayouts am geeignetsten für solche Anwendungen mit kleinerem Formfaktor oder kostengünstigeren Anwendungen.

Claims

1. Ein Drucksystem, das folgende Merkmale aufweist:

eine Druckkassette (50), wobei die Druckkassette folgende Merkmale umfaßt:

einen Druckkopf (88) zum Empfangen elektrischer Signale und ansprechend darauf zum Ausstoßen von Tintentröpfchen;

ein Tintenreservoir (61) in Fluidkommunikation mit dem Druckkopf; und

ein Tinteneingangstor (60) zum Empfangen von Tinte von einer Quelle (34) außerhalb der Druckkassette, wobei das Tinteneingangstor ein erstes Verbindungsbauglied (60) in Fluidkommunikation mit dem Tintenreservoir umfaßt;

wobei das Drucksystem ferner folgende Merkmale aufweist:

einen Abtastwagen (48), der ein zweites Verbindungsbauglied (52) trägt;

wobei das erste Verbindungsbauglied eine luftdichte Fluidverbindung mit dem zweiten Verbindungsbauglied (52) auf dem Abtastwagen (48) bildet, wobei das erste Verbindungsbauglied und das zweite Verbindungsbauglied (52) konfiguriert sind, um die luftdichte Fluidverbindung herzustellen, während die Druckkassette in den Wagen in einer ersten Richtung eingefügt wird, derart, daß die Fluidverbindung automatisch hergestellt wird, wenn die Druckkassette in der ersten Richtung in den Wagen eingefügt wird.

2. Das System gemäß Anspruch 1, bei dem das erste Verbindungsbauglied eine hohle Nadel (60) ist, die sich von der Druckkassette in der ersten Richtung erstreckt, und bei der das zweite Verbindungsbauglied eine elastische Trennwand (52) ist, die auf dem Abtastwagen befestigt ist.

3. Das System gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste Richtung die gleiche Richtung ist wie der Ausstoß von Tintentröpfchen von dem Druckkopf, wenn der Druckkopf (88) mit Energie versorgt wird.

4. Das System gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das erste Verbindungsbauglied eine elastische Trennwand (235) ist und das zweite Verbindungsbauglied eine hohle Nadel (170) umfaßt, die sich parallel zu der ersten Richtung erstreckt.

5. Das System gemäß Anspruch 1, bei dem die Druckkassette (50) außerdem Kontaktanschlußflächen (86) umfaßt, die elektrisch mit dem Druckkopf (88) verbunden sind, die mit Elektroden auf dem Wagen (48) in Kontakt kommen, während die Druckkassette in der ersten Richtung in den Wagen eingefügt wird, derart, daß die Fluidverbindung und die elektrische Verbindung zwischen den Elektroden und den Kontaktanschlußflächen durch den Vorgang des Einfügens der Druckkassette in den Wagen gleichzeitig hergestellt werden.

6. Das System gemäß Anspruch 1, das ferner folgende Merkmale umfaßt:

eine Tintenzuführquelle (34) außerhalb der Druckkassette (50) und des Wagens (48), die einen Tintenvorrat für die Druckkassette enthält; und

eine flexible Röhre (36), die zwischen der Tintenzuführquelle und dem Wagen verbunden ist, um Tinte zu dem zweiten Verbindungsbauglied (52) zu liefern.

7. Ein Verfahren zum Verwenden des Drucksystems gemäß Anspruch 1, das folgenden Schritt umfaßt:

Einfügen der Druckkassette in den Wagen in der ersten Richtung, wobei sich während dem Schritt des Einfügens das erste Verbindungsbauglied und das zweite Verbindungsbauglied verbinden, um eine luftdichte Fluidverbindung herzustellen.

8. Das Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem die erste Richtung die gleiche Richtung ist wie der Ausstoß von Tintentröpfchen von dem Druckkopf (88), wenn der Druckkopf mit Energie versorgt wird.