EP2193922A1

EP2193922A1 - Tintenpatrone für Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: EP2193922A1
Application number: EP08170670A
Authority: EP
Inventors: Daniel Sulser; Roland Steiner; Lucio Bianco
Original assignee: Pelikan Hardcopy Production AG
Current assignee: Pelikan Hardcopy Production AG
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2010-06-09
Also published as: EP2352648A1; WO2010063502A1

Abstract

Tintenpatrone (10) für Tintenstrahldrucker mit an der in der Montagerichtung (19) vorderen bzw. Frontseite (11) angeordneten Füllstandserkennungsrnitteln, die im im Drucker montierten Zustand zwischen einem Lichtsendeteil und einem Lichtempfängerteil wirksam sind, wobei die Füllstandserkennungsmittel - eine erste außerhalb der Patrone (10) angeordnete und dem Lichtsendeteil zugewandte Lichtstrahl-Umlenkfläche (30), - ein innerhalb der Patrone (10) abhängig vom Füllstand durch Tinte be- oder entnetzbares Umlenkprisma (21), und - eine zweite außerhalb der Patrone (10) angeordnete und dem Lichtempfängerteil zugewandte Lichtstrahl-Umlenkfläche (30) umfassen. Die erste Lichtstrahl-Umlenkfläche (30) ist Teil eines ersten Dreieckprismas (20) und die zweite Lichtstrahl-Umlenkfläche (30) ist Teil eines zweiten Dreieckprismas (22).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenpatrone für Tintenstrahldrucker od. dgl. Aufzeichnungsgeräte, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Insbesondere bei Tintenpatronen, welche über Schlauchleitungen mit einem Druckkopf verbunden sind, muß sichergestellt werden, daß diese Schlauchleitungen stets mit Tinte gefüllt bleiben. Andernfalls besteht die Gefahr lokaler Austrocknungen und der Unterbrechung der Tintenzufuhr. Aus diesem Grunde ist es auch wichtig, daß der Füllstand einer Tintenpatrone überwacht wird. Zu diesem Zweck weisen Drucker Einrichtungen auf, die feststellen, wie der Füllstand der Tintenpatrone ist, insbesondere feststellen, ob die Tintenpatrone leer ist bzw. in Kürze leer wird, um dann ein Weiterdrucken zu verhindern. Es wird angezeigt, daß ein Patronentausch geboten ist. Die Einrichtungen der genannten Art umfassen druckerseitig einen Lichtsendeteil und einen Lichtempfängerteil, wobei zwischen diesen beiden Teilen der Druckerpatrone zugeordnete Füllstandserkennungsmittel plazierbar sind. Beim Stand der Technik gemäß der DE 10 2007 001 084 A1 weist die Tintenpatrone zu diesem Zweck eine eine lichtundurchlässige oder alternativ lichtreflektierende Fahne umfassende Füllstandsanzeige auf, wobei die Fahne mit einem innerhalb der Tintenpatrone bzw. des Gehäuses derselben angeordneten Schwimmer verbunden ist, derart, daß die Fahne mit sinkendem Füllstand entweder in oder aus dem Bereich einer im Drucker angeordneten Lichtschranke bewegbar ist.
Alternativ kann die Fahne an einer drehbar gelagerten Schwimmereinrichtung angeordnet sein. Wird ein vorbestimmter Füllstand unterschritten, wird die Lichtschranke freigegeben, d.h. der Lichtstrahl geht ungehindert vom Lichtsendeteil durch die Patrone hindurch zum Lichtempfängerteil. Dadurch wird eine vorbestimmte Prozedur ausgelöst unter Anzeige, daß ein Patronentausch geboten ist.
Bei einem weiteren Stand der Technik umfassen die Füllstandserkennungsmittel eine erste außerhalb der Patrone angeordnete und dem Lichtsendeteil zugewandte Lichtstrahl-Umlenkfläche, ein innerhalb der Patrone abhängig vom Füllstand durch Tinte be- oder entnetzbares Umlenkprisma, und eine zweite außerhalb der Patrone angeordnete und dem Lichtempfängerteil zugewandte Lichtstrahl-Umlenkfläche. Wenn das innerhalb der Patrone angeordnete Umlenkprisma füllstandsbedingt benetzt wird, tritt der durch die erste Lichtstrahl-Umlenkfläche in das Umlenkprisma gelenkte Lichtstrahl in die Tinte ein und wird dort absorbiert. Fällt der Füllstand unterhalb des Umlenkprismas, wird dieses entnetzt und der in das Umlenkprisma eintretende Lichtstrahl über eine Totalreflexion weitergelenkt, so daß er aus dem Umlenkprisma wieder austritt. Der austretende Lichtstrahl wird dann durch die zweite Lichtstrahl-Umlenkfläche in das Lichtempfängerteil gelenkt. Dann erfolgt wiederum das bereits erwähnte Signal, daß die Patrone leer ist und ausgetauscht werden muß.
Diese letztgenannte Lösung hat den Nachteil, daß die erste und zweite Lichtstrahl-Umlenkfläche jeweils mit einer gesonderten Licht-reflektierenden Oberfläche versehen werden müssen. Zu diesem Zweck werden beim Stand der Technik die entsprechenden Flächen mit hochglänzenden Aluminiumfolien versehen. Der Aufwand für die Herstellung der ersten und zweiten Lichtstrahl-Umlenkflächen ist dementsprechend groß. Auch können diese Umlenkflächen sehr leicht durch unsachgemäße Behandlung beschädigt und damit unbrauchbar gemacht werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die letztgenannte Version einer Tintenpatrone dahingehend zu verbessern, daß die Füllstandserkennungsmittel, insbesondere Lichtstrahl-Umlenkmittel einfacher hergestellt werden können mit der Folge, daß die Tintenpatrone insgesamt einfacher und preiswerter in der Herstellung wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterentwicklungen und konstruktive Details in den Unteransprüchen beschrieben sind.
Erfindungsgemäß sind die erste und zweite Lichtstrahl-Umlenkfläche integraler Teil der Patrone. Die entsprechenden Dreieckprismen werden zusammen mit der Patrone bzw. dem Patronengehäuse als Spritzgußteil hergestellt. Die Lichtstrahl-Umlenkflächen liegen innerhalb der Dreieckprismen, also nicht mehr außenseitig, so daß gesonderte Lichtreflektierende Maßnahmen entbehrlich sind.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind erstes und zweites Dreieckprisma jeweils so positioniert, daß die Kathetenseiten sich jeweils senkrecht zum einfallenden sowie ausfallenden Lichtstrahl erstrecken und die Lichtstrahlumlenkung an der Hypotenusenseite erfolgt. Vorzugsweise definieren die Dreieckprismen im Querschnitt jeweils ein gleichschenkliges rechtwinkliges Dreieck, wo Ankathete und Gegenkathete gleich lang sind.
Die beiden Dreiecksprismen können entweder auf gleicher oder unterschiedlicher Höhe über dem innerhalb der Patrone angeordneten Umlenkprisma angeordnet sein.
Vorstehend ist ausgeführt, daß die Dreieckprismen jeweils integraler Bestandteil der Patrone bzw. des Patronengehäuses sind. Dies bedeutet, daß sie einstückig mit dem Patronengehäuse ausgebildet sind. Alternativ ist es auch denkbar, die Prismen als EinsatzBauteile auszubilden (= modularer Aufbau).
Vorzugsweise ist an der Frontseite der Patrone nahe deren Unterseite ein Tintenauslaß ausgebildet. Die Füllstandserkennungsmittel sind dann oberhalb derselben angeordnet.
Bei einer konkreten Ausführungsform ist oberhalb des Tintenauslasses ein über die Frontseite der Patrone nach vorne vorspringender Fortsatz des Tintenaufnahmeraums ausgebildet, dessen Oberseite das Umlenkprisma umfaßt derart, daß die der Hypotenusenseite gegenüberliegende Spitze in den Fortsatz hinein gerichtet ist. Der Querschnitt auch dieses Umlenkprismas definiert vorzugsweise ein gleichschenkliges rechtwinkliges Dreieck.
Bei der konkreten Ausführungsform wird der vom Lichtsendeteil ausgestrahlte Lichtstrahl über das erste Dreiecksprisma mit Hilfe einer Totalreflexion auf das darunter angeordnete Umlenkprisma umgelenkt, welches sich bei ausreichend voller Tintenpatrone im Kontakt mit der Tinte befindet. In diesem Fall wird der Lichtstrahl dann in der Tinte absorbiert. Sobald das Umlenkprisma entnetzt ist, erfolgt im Umlenkprisma eine weitere Totalreflexion, so daß der Lichtstrahl zum zweiten Dreiecksprisma gelangt, welches dem Lichtempfängerteil zugeordnet ist. Über dieses zweite Dreiecksprisma wird dann der Lichtstrahl zum Lichtempfängerteil umgeleitet. Damit wird ein Signal ausgelöst, welches besagt, daß die Tintenpatrone weitgehend leer ist und ausgetauscht werden muß. Wenn also das innerhalb der Tintenpatrone angeordnete Umlenkprisma mit Tinte benetzt ist, wird der Lichtstrahl dort nicht umgelenkt, sondern lediglich in die Tinte hinein abgelenkt und dort absorbiert. Fällt der Füllstand so weit, daß das Umlenkprisma entnetzt wird, wird der Lichtstrahl über die dann dort stattfindende Totalreflexion weitergelenkt zu dem zweiten Dreiecksprisma.
Durch die erfindungsgemäße Konstruktion entfallen sowohl die bekannte Schwimmereinrichtung als auch die gesonderten reflektierenden Flächen, die durch entsprechende Maßnahmen geschaffen werden müssen, entweder durch die Aufbringung Licht-reflektierender Folien oder die Aufdampfung einer Licht-reflektierenden Schicht.
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Tintenpatrone anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1: eine erfindungsgemäß ausgebildete Tintenpatrone in perspektivischer Ansicht von vorne schräg oben;
Fig. 2: die Tintenpatrone gemäß Fig. 1 von vorne und teilweise im Schnitt unter Darstellung des Lichtstrahl bei ausreichend gefüllter Tintenpatrone; und
Fig. 3: die Tintenpatrone in der Darstellung entsprechend Fig. 2, wobei der Strahlengang des Lichtstrahls vom Lichtsendeteil zum Lichtempfängerteil bei leerer Patrone gezeigt ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Tintenpatrone ist mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet. Diese besitzt eine flache Quaderform mit einer in Montagerichtung vorderen bzw. Frontseite 11, Oberseite 12, Unterseite 13, Rückseite 14 und vorderer und hinterer Flachseite 15 bzw. 16. An der Frontseite 11 ist nahe der Unterseite 13 ein Tintenauslaß 17 und nahe der Oberseite 12 ein Lufteinlaß 18 ausgebildet. Tintenauslaß und Lufteinlaß stehen über die Frontseite 11 vor. Da es sich hierbei um an sich bekannte Konstruktionsmerkmale handelt, erübrigt sich eine nähere Beschreibung an dieser Stelle. Tintenauslaß und Lufteinlaß sind entsprechenden druckerseitigen Anschlüssen zugeordnet. Die Montagerichtung ist in Fig. 1 mit dem Pfeil 19 gekennzeichnet.
An der Frontseite 11 sind des weiteren Füllstandserkennungsmittel angeordnet. Diese umfassen eine erste außerhalb der Patrone 10 angeordnete und einem hier nicht näher dargestellten Lichtsendeteil zugewandte Lichtstrahl-Umlenkfläche in Form eines ersten Dreieckprismas 20, ein innerhalb der Patrone 10 abhängig vom Füllstand durch Tinte be- oder entnetzbares Umlenkprisma 21 und eine zweite außerhalb der Patrone 10 angeordnete und einem hier nicht näher dargestellten Lichtempfängerteil zugewandte Lichtstrahl-Umlenkfläche innerhalb eines zweiten Dreieckprismas 22. Die beiden Dreieckprismen 20, 22 sind jeweils so positioniert, daß die Kathetenseiten 23, 24 bzw. 25, 26 (siehe Fig. 2 und 3) sich jeweils senkrecht zum einfallenden Lichtstrahl 28 sowie ausfallenden Lichtstrahl 29 erstrecken, und daß die Lichtstrahlumlenkung an der Hypotenusenseite 30 erfolgt. In den Figuren 2 und 3 sind Lichtsendeteil mit der Bezugsziffer 31 und Lichtempfängerteil mit der Bezugsziffer 32 angedeutet. Wie bereits eingangs erwähnt, sind diese beiden Teile druckerseitig ausgebildet.
Bei der dargestellten Ausführungsform entsprechend den Figuren 1 bis 3 sind das erste und zweite Dreieckprisma 20, 22 auf gleicher Höhe über dem innerhalb der Patrone 10 angeordneten Umlenkprisma 21 angeordnet. Die beiden Dreieckprismen 20, 22 und auch das innerhalb der Patrone 10 angeordnete Umlenkprisma 21 sind des weiteren jeweils integrale Bestandteile der Patrone 10 bzw. des Patronengehäuses. Sie sind also einstückig mit dem Patronengehäuse verbunden und vorzugsweise als Spritzgußteil hergestellt. Die Prismen könnten, wie bereits erwähnt, auch als gesonderte Einsatzbauteile ausgebildet sein.
Oberhalb des Tintenauslasses 17 ist ein über die Frontseite 11 der Patrone 10 nach vorne vorspringender Fortsatz 33 des Tintenaufnahmeraumes ausgebildet, dessen Oberseite das Umlenkprisma 21 umfaßt derart, daß die der Hypotenusenseite gegenüberliegende Spitze 34 in den Fortsatz 33 hinein bzw. zum Tintenauslaß 17 hin gerichtet ist. In Fig. 2 ist der Strahlengang des vom Lichtsendeteil 31 ausgesandten Lichtstrahls bei ausreichend hohem Füllstand der Tintenpatrone 10 dargestellt. Der Lichtstrahl 28 wird innerhalb des ersten Dreieckprismas an dessen Hypotenusenseite 30 nach unten umgelenkt. Das Umlenkprisma 21 ist mit Tinte benetzt. Dadurch erfolgt dort keine weitere Umlenkung des Lichtstrahls. Dieser wird statt dessen in die Tinte 27 hinein abgelenkt und von dieser absorbiert. Der druckerseitige Lichtempfängerteil erhält kein Signal. Damit ist angezeigt, daß die Tintenpatrone noch ausreichend gefüllt ist. Erst wenn der Füllstand so weit absinkt, daß das Umlenkprisma 21 entnetzt ist, erfolgt dort eine Totalreflexion entsprechend Fig. 3 derart, daß der Lichtstrahl zu dem zweiten Dreieckprisma 22 umgelenkt wird. Dort erfährt der Lichtstrahl eine weitere Umlenkung hin zum druckerseitigen Lichtempfängerteil 32. Auch dort erfolgt eine Totalreflexion, nämlich innerhalb des zweiten Dreieckprismas 22 an dessen Hypotenusenseite. Der Drucker erhält dann ein Lichtsignal, welches eine Unterbrechung des Druckvorganges und eine Anzeige auslöst, daß die Tintenpatrone durch eine neue ausgetauscht werden muß.
Die dargestellte Ausführungsform und Beschreibung lassen erkennen, daß keine gesonderten Maßnahmen für die Umlenkung des Lichtstrahls erforderlich sind. Die Umlenkung erfolgt innerhalb der Patronen-integrierten Prismen 20, 21, 22.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß bei der dargestellten Ausführungsform an der Oberseite 12 der Tintenpatrone 10 ein Führungssteg 35 ausgebildet ist, der schmäler ist als die Oberseite bzw. der Abstand zwischen vorderer und hinterer Flachseite 15, 16. Des weiteren erstreckt sich der obere Führungssteg 35 nicht über die gesamte Länge der Tintenpatrone bzw. Oberseite 12. Das der Frontseite 11 zugewandte Ende des oberen Führungssteges 35 ist zur Oberseite 12 hin abgeschrägt bzw. rampenartig ausgebildet.
Auch an der Unterseite 13 ist ein Führungssteg 36 ausgebildet, dessen Breite geringer ist als der Abstand zwischen vorderer und hinterer Flachseite 15, 16. Dieser Führungssteg beginnt an der Frontseite 11 und erstreckt sich über etwa die halbe Länge der Tintenpatrone 10. Daran schließt sich eine Ausnehmung 37 an, die sich bis zu einem die Rückseite 14 verlängernden Vorsprung 38 hin erstreckt. Unmittelbar vor dem Vorsprung 38 ist die Ausnehmung 37 zusätzlich vertieft. Diese zusätzliche Vertiefung ist mit der Bezugsziffer 39 gekennzeichnet.
Der Vorsprung 38 und die Vertiefung 39 dienen zum Eingriff eines druckerseitig angeordneten Schwenkhebels, mittels dem die Tintenpatrone aus der Montagestellung heraus ziehbar ist, und zwar so weit, bis sie problemlos zwischen zwei Fingern gegriffen und vollständig aus dem Drucker bzw. aus der entsprechenden Aufnahme herausgezogen werden kann.
Dadurch, daß der obere Führungssteg 35 der Rückseite 14 und der untere Führungssteg 36 der Frontseite 11 zugeordnet sind, ergibt sich über die gesamte Länge eine Längsführung der Patrone 10 innerhalb einer zugeordneten Patronenaufnahme im Drucker, ohne daß es erforderlich ist, die Führungsstege über die gesamte Länge der Druckerpatrone auszubilden. Damit läßt sich bei unverändert hoher Funktionssicherheit zusätzlich Material einsparen. Dies ist bei Massenprodukten wie hier von nicht untergeordneter Bedeutung.
Die letztgenannten Konstruktionsmerkmale werden in Kombination mit der hier beanspruchten Erfindung, aber auch unabhängig davon, als erfinderische Weiterbildung beansprucht.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Bezugszeichen:

10: Tintenpatrone
11: Frontseite
12: Oberseite
13: Unterseite
14: Rückseite
15: vordere Flachseite
16: hintere Flachseite
17: Tintenauslaß
18: Lufteinlaß
19: Pfeil (Montagerichtung)
20: erstes Dreieckprisma
21: Umlenkprisma
22: zweites Dreieckprisma
23: Kathetenseite
24: Kathetenseite
25: Kathetenseite
26: Kathetenseite
27: Tinte
28: einfallender Lichtstrahl
29: ausfallender Lichtstrahl
30: Hypothenusenseite
31: Lichtsendeteil
32: Lichtempfängerteil
33: Fortsatz
34: Spitze
35: oberer Führungssteg
36: unterer Führungssteg
37: Ausnehmung
38: Versprung
39: Vertiefung

Claims

Tintenpatrone (10) für Tintenstrahldrucker mit an der in der Montagerichtung (19) vorderen bzw. Frontseite (11) angeordneten Füllstandscrkennungsmitteln, die im im Drucker montierten Zustand zwischen einem Lichtsendeteil (31) und einem Lichtempfängerteil (32) wirksam sind, wobei die Füllstandserkennungsmittel
- eine erste außerhalb der Patrone (10) angeordnete und dem Lichtsendeteil (31) zugewandte Lichtstrahl-Umlenkfläche (30),

- ein innerhalb der Patrone (10) abhängig vom Füllstand durch Tinte (27) be- oder entnetzbares Umlenkprisma (21), und

- eine zweite außerhalb der Patrone (10) angeordnete und dem Lichtempfängerteil (32) zugewandte Lichtstrahl-Umlenkfläche (30) umfassen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste Lichtstrahl-Umlenkfläche (30) Teil eines ersten Dreieckprismas (20) und
die zweite Lichtstrahl-Umlenkfläche (30) Teil eines zweiten Dreieckprismas (22) ist.
Tintenpatrone nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
erstes (20) und zweites (22) Dreieckprisma jeweils so positioniert sind, daß die Kathetenseiten (23, 24; 25, 26) sich jeweils senkrecht zum einfallenden (28) sowie ausfallenden (29) Lichtstrahl erstrecken, und daß die Lichtstrahlumlenkung jeweils an der Hypotenusenseite (30) erfolgt.
Tintenpatrone nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das erste (20) und zweite (22) Dreieckprisma entweder auf gleicher oder unterschiedlicher Höhe über dem innerhalb der Patrone (10) angeordneten Umlenkprisma (21) angeordnet sind.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Dreieckprismen (20, 22) und das innerhalb der Patrone (10) angeordnete Umlenkprisma (21) jeweils integraler Bestandteil der Patrone (10) bzw. des Patronengehäuses sind.
Tintenpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
an der Frontseite (11) der Patrone (10) nahe deren Unterseite (13) ein Tintenauslaß (17) ausgebildet ist, und daß die Füllstandserkennungsmittel (20, 21, 22) oberhalb derselben angeordnet sind.
Tintenpatrone nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
oberhalb des Tintenauslasses (17) ein über die Frontseite (11) der Patrone (10) nach vorne vorspringender Fortsatz (33) des Tintenaufnahmeraums ausgebildet ist, dessen Oberseite das Umlenkprisma (21) umfaßt derart, daß die der Hypotenusenseite gegenüberliegende Spitze (34) in den Fortsatz (33) hinein gerichtet ist.