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Diese Anmeldung bezieht sich auf
die nachfolgenden Patentanmeldungen: WO-A-9855319 mit dem Titel
ELECTRICAL INTERCONNECT FOR AN INK CONTAINER, die mit der Vorliegenden
eingereicht wurde; WO-A-9855320 mit dem Titel METHOD AND APPARATUS
FOR SECURING AN INK CONTAINER, die mit der Vorliegenden eingereicht
wurde; WO-A-9855324 mit dem Titel REPLACEABLE INK CONTAINER ADAPTED
TO FORM RELIABLE FLUID, AIR AND ELECTRICAL CONNECTION TO A PRINTING
SYSTEM, die mit der Vorliegenden eingereicht wurde; US-A-6164743
mit dem Titel INK CONTAINER WITH AN INDUCTIVE INK LEVEL SENSE, die
mit der Vorliegenden eingereicht wurde; EP-A-0882595 mit dem Titel
INK LEVEL ESTIMATION USING DROP COUNT AND INK LEVEL SENSE, die mit
der Vorliegenden eingereicht wurde; WO-A-9855322 mit dem Titel INK
CONTAINER PROVIDING PRESSURIZED INK WITH INK LEVEL SENSOR, eingereicht
mit der vorliegenden; WO-A-9855325 mit dem Titel HIGH PERFORMANCE
INK CONTAINER WITH EFFICIENT CONSTRUCTION.
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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegenden Erfindung bezieht
sich auf auswechselbare Tintenvorratsbehälter zum Liefern von Tinte
zu einem Tintenliefersystem mit hoher Flußrate und insbesondere auf
einen unter Druck gesetzten Tintenbehälter, der ein Chassis aufweist,
das eine Anzahl von Funktionen ausführt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Drucksysteme mit hohem Durchsatz,
wie zum Beispiel jene, die bei Hochgeschwindigkeitsdruckern und
Farbkopierern oder Großformatvorrichtungen
verwendet werden, stellen hohe Anforderungen an ein Tintenliefersystem.
Der Druckkopf muß mit sehr
hoher Frequenz arbeiten. Gleichzeitig werden Druckqualitätserwartungen
immer höher.
Um eine hohe Druckqualität
beizubehalten, muß der
Druckkopf in der Lage sein, Tinte schnell auszustoßen, ohne
hohe Fluktuationen bei dem Druckkopfdruckpegel zu verursachen.
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Ein Lösungsansatz hierfür ist das
Bereitstellen einer Druckregelvorrichtung, die einstückig mit dem
Druckkopf ist. Der Regler empfängt
Tinte mit einem ersten Druck und liefert Tinte zu dem Druckkopf mit
einem gesteuerten zweiten Druck. Damit diese Steuerung funktioniert,
muß der
erste Druck immer höher
sein als der zweite Druck. Aufgrund von dynamischen Druckabfällen erfordert
ein Drucken mit sehr hoher Pixelraten, daß der erste Druck auf einem
positiven Druck ist.
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Ein Beispiel einer Tintenkassette,
die unter Druck gesetzt werden kann, ist in den U.S.-Patent 4,568,954
beschrieben.
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Das U.S.-Patent Nr. 4,568,954 offenbart
eine Tintenkassette, die ein starres, hohles Gehäuse aufweist. Eine Tintenbehälteranordnung
ist innerhalb des Gehäuses
positioniert. Die Anordnung umfaßt einen Tintenbehälter, der
direkt an einer Tintenbehälterstütze befestigt
ist. Die Stütze
ist durch Befestigungseinrichtungen an einer Abdeckung des Gehäuses mit
einer Dichtung und einer Dichtungsfeststelleinrichtung gesichert,
die zwischen der Stütze
und den Abdeckungen positioniert sind. Die Dichtungsfeststelleinrichtung
umfaßt
eine Mehrzahl von Dichtungshalteüberständen und
eine äußere Umfangswand,
die gegen die Abdeckung ansteht, wenn die Tintenkassette eingebaut
ist. Die Dichtungsstütze und
die Tintenbehälterstütze passen
auf zusammenarbeitende Weise zusammen.
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Die EP-A-493,978 offenbart einen
flexiblen Reservoirbalg, der mit der Basis eines Stiftkörpers verbunden
ist, um ein Reservoirvolumen zu definieren, das ermöglicht,
daß annähernd die
gesamte Tinte, die in demselben enthalten ist, von dem Stift durch einen
Druckkopf geliefert wird. Der Gegendruck, der innerhalb des Reservoirvolumens
entwickelt wird, wird durch die Federeigenschaften des Balgs und eine Öffnung geregelt,
die das kontrollierte Eintreten von Luft in das Reservoirvolumen
ermöglicht,
wenn die Tinten entleert wird. Das System ist in der Lage, extremen
Umweltauswirkungen zu widerstehen, wie zum Beispiel einem Abfall
des Umgebungsluftdrucks, während
ein Stiftlecken verhindert wird.
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Die EP-A-440,261 offenbart eine Tintenkassette,
die abnehmbar an einer Tintenstrahl-Aufzeichenvorrichtung befestigt
ist. Die Tintenkassette enthält
Tinte, die zu einem Aufzeichenkopf geliefert wird. Die Tintenkassette
umfaßt
einen Tintenbehälter
zum Enthalten der Tinte und einen Adapter, der eine Aufnahmevorrichtung
zum abnehmbaren Aufnehmen des Tintenbehälters und ein Informationsmedium zum
Speichern von Informationen, die sich auf die Tinte beziehen, aufweist.
Die Informationen werden zu der Tintenstrahl-Aufzeichenvorrichtung übertragen,
wenn die Tintenkassette in derselben befestigt ist.
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Andere Bezugnahmen umfassen die U.S.-Patente
Nr. 4,558,326; 4,604,633; 4,714,937; 4,977,413; Saito 4,422,084;
and 4,342,041.
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Ein Problem bei früheren Hochdurchsatzvorrichtungen
ist das Vorhersehen, wann der Verbrauchsartikel erschöpft sein
wird. Es ist wichtig, daß das
System das Drucken stoppt, wenn die Tintenkassette annähernd leer
ist, mit einem geringen Betrag von übriger Tinte. Ansonsten könnte ein
Trockenfeuern und ein daraus folgender Druckkopfschaden auftreten.
Druckköpfe
für solche
Hochdurchsatzvorrichtungen neigen dazu, sehr teuer zu sein. Was
benötigt wird
ist eine Tintenkassette, die unter Druck gesetzte Tinte bietet,
und eine genaue Einrichtung zum Anzeigen des Niedrigtintezustands
schafft.
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Einen Tintenbehälter zu schaffen, der alle diese
Merkmale aufweist, ist eine Herausforderung. Wie ersichtlich ist,
kann ein solcher Tintenbehälter sehr
kompliziert werden, wodurch die Herstellung sehr schwierig und teuer
wird. Was benötigt
wird ist eine Art des Erleichterns des Aufbaus und des Bereitstellens
all dieser Merkmale mit einem relativ einfachen und herstellbaren
Entwurf.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist ein Chassis bereitgestellt,
das mehrere Funktionalitäten
für einen
Tintenbehälter
für ein
Tintenstrahldrucksystem liefert. Das Chassis unterstützt einen
Lufteinlaß zum
Empfangen von unter Druck gesetzter Luft von dem Drucksystem und
einen Tintenauslaß zum
Liefern von unter Druck gesetzter Tinte zu dem System auf starre
Weise. Das Chassis unterstützt
einen zusammenfaltbaren Tintenbehälter durch Bereitstellen einer
Anbringungsoberfläche, über der
der zusammenfaltbare Behälter
angebracht ist. Die Anbringungsoberfläche ermöglicht, das eine relativ einfache
Konstruktion eines gefalteten Beutels verwendet wird, durch Bereitstellen
einer Oberfläche, deren
Normale im wesentlichen senkrecht zu der Längsachse des Behälters ist.
Das Chassis ist angepaßt,
um eine Druckgefäßöffnung in
Eingriff zu nehmen, wodurch eine Abdichtung bereitgestellt wird, die
das Druckgefäß von einer
Außenatmosphäre trennt.
Das Chassis liefert eine Oberfläche
für elektrische
Außenkontakte
zusammen mit einer Anordnungseinrichtung für einen passenden elektrischen Verbinder
und liefert Wege für
dieselben, um in die Druckgefäßregion
geleitet zu werden.
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Somit wird gemäß einem Aspekt der Erfindung
ein Tintenbehälter
für ein
Tintenstrahldrucksystem geschaffen, wobei das Tintenstrahldrucksystem einen
Druckkopf zum Ausstoßen
von Tintentropfen auf ein Medium aufweist, wobei der Tintenbehälter folgende
Merkmale aufweist:
ein zusammenfaltbares Tintenreservoir zum
Liefern von Tinte zu dem Tintenstrahldruckkopf;
eine Tintenpegelschaltungsanordnung,
die an dem zusammenfaltbaren Tintenreservoir befestigt ist, wobei
die Tintenpegelschaltungsanordnung ein Signal liefert, das einen
Tintenpegel in dem Tintenbehälter anzeigt;
und
ein Chassis, wobei das Chassis folgende Merkmale aufweist:
einen
ersten Vorstand, der sich nach außen hin zu einem ersten distalen
Ende von einer externen Oberfläche
des Tintenbehälters
aus erstreckt, wobei der erste Vorstand einen Fluidauslaß aufweist,
der an dem distalen Ende angeordnet ist;
einen Fluiddurchgang,
der das zusammenfaltbare Tintenreservoir fluidisch mit dem Fluidauslaß koppelt;
einen
zweiten Vorstand, der sich nach außen hin zu einem zweiten distalen
Ende von der externen Oberfläche
des Tintenbehälters
aus erstreckt, wobei der zweite Vorstand einen Lufteinlaß aufweist,
der an dem zweiten distalen Ende angeordnet ist, und
eine Mehrzahl
von Behälterkontakten,
die an einer externen Oberfläche
des Chassis befestigt sind, wobei die Mehrzahl von Behälterkontakten
angepaßt
ist, um die Tintenpegelschaltungsanordnung mit dem Drucksystem zu
koppeln, um dadurch das Signal zu übertragen, das einen Tintenpegel
in dem Tintenbehälter
anzeigt.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung
schafft ein Verfahren zum Anordnen des Tintenbehälters, um in ein Drucksystem
installiert zu werden, das folgende Schritte aufweist:
- (a) Bereitstellen eines Chassis, das eine vordere Oberfläche und
eine hinter Oberfläche
aufweist, wobei die vordere Oberfläche einen Fluidauslaßvorstand
mit einem distalen Ende aufweist, wobei die hintere Oberfläche eine
Fluideinlaßleitung
aufweist, wobei das distale Ende und die Fluideinlaßleitung
fluidisch gekoppelt sind;
- (b) Befestigen einer Mehrzahl von Behälterkontakten an einer externen
Oberfläche
des Chassis;
- (c) fluidisches Koppeln eines zusammenfaltbaren Reservoirs mit
dem Chassis;
- (d) Bereitstellen eines Druckgefäßes, das eine Öffnung zum
Aufnehmen des zusammenfaltbaren Reservoirs aufweist, wobei das Chassis
angepaßt ist,
um die Öffnung
in Eingriff zu nehmen und abzudichten;
- (e) Einfügen
des Reservoirs in die Öffnung;
- (f) Positionieren der Chassis, um die Öffnung abzudichten; und
- (g) Befestigen der Tintenpegelschaltungsanordnung an dem zusammenfaltbaren
Reservoir, wobei die Tintenpegelschaltungsanordnung ein Signal liefert,
das einen Tintenpegel in dem Tintenbehälter anzeigt, wobei die Tintenpegelschaltungsanordnung
mit der Mehrzahl von Behälterkontakten gekoppelt
ist, um dadurch das Signal zu dem Drucksystem zu übertragen,
das den Tintenpegel in dem Tintenbehälter anzeigt.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Diese und andere Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung eines exemplarischen Ausführungsbeispiels derselben offensichtlich,
wie in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, in denen:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm eines Drucker-/Plotter-Systems gemäß der Erfindung ist.
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2 ein
schematisches Blockdiagramm ist, das auf vereinfachte Weise einen
exemplarischen vom Wagen getrennten Tintenbehälter darstellt, mit einer Verbindung
zu einer auf dem Wagen vorliegenden Druckkassette, und einen Luftkompressor
zum unter Druck setzen des vom Wagen getrennten Druckgefäßes, das
den vom Wagen getrennten Tintenbehälter aufweist.
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3 ist
eine vereinfachte isometrische Ansicht eines Druckers/Plotters,
der die vorliegende Erfindung verwendet.
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4 ist
eine auseinandergezogene isometrische Ansicht des vom Wagen getrennten
Tintenbehälters.
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5A ist
eine auseinandergezogene isometrische Ansicht von unten eines Tintenbehälters gemäß der Erfindung;
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5B ist
eine auseinandergezogene isometrische Ansicht von oben des Tintenbehälters aus 5A.
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6 ist
eine isometrische Ansicht von oben des vom Wagen getrennten Tintenbehälters.
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7 ist
eine Seitenansicht des vom Wagen getrennten Tintenbehälters.
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8 ist
eine Teilfrontansicht der Chassisstruktur und des Druckgefäßes, das
den Außerachsen-Tintenbehälter aufweist.
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9 ist
eine Endansicht des vom Wagen getrennten Tintenbehälters, ohne
die vordere Abdeckung.
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10 ist
eine Querschnittsansicht des vom Wagen getrennten Tintenbehälters entnommen
entlang der Linie 10-10 aus 9.
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11 ist
eine Querschnittsansicht des vom Wagen getrennten Tintenbehälters entnommen
entlang der Linie 11-11 aus 9.
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12 ist
eine Querschnittsansicht der Chassisstruktur entnommen entlang der
Linie 12-12 aus 11.
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13 ist
eine Draufsicht einer Tintenpegelerfassungsspule, angebracht an
den Tintenreservoirbeutel, der den vom Wagen getrennten Behälter aufweist,
in dem Bereich gezeigt durch die Linie 13-13 aus 10.
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14 ist
eine isometrische Ansicht des Chassisbauglieds mit den Sensoranschlußleitungen von
Ort.
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15 ist
eine umgekehrte isometrische Ansicht des Chassisbauglieds aus 14.
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16A ist
eine Draufsicht der flexiblen Schaltung, die die Tintenpegelerfassungsschaltungsanordnung
trägt,
angeordnet mit dem Tintenbehälter.
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16B ist
eine isometrische Ansicht des Reservoirs mit dem Chassis und der
flexiblen Schaltung.
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17 ist
eine Seitenansicht des Halsbereichs des Druckgefäßes, die die angebrachte vordere
Endabdeckung im Querschnitt zeigt.
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18 ist
eine Querschnittsansicht entnommen entlang der Linie 18-18 aus 17, die ein Verriegelungsmerkmal
zum Verriegeln der vorderen Abdeckung in Position an dem Druckgefäß zeigt.
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19 ist
eine Unteransicht der vorderen Abdeckung des Tintenreservoirs entnommen
entlang der Linie 19-19
aus 17.
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20 ist
eine Querschnittsansicht, die das hintere Ende des Druckgefäßes mit
der hinteren Abdeckung zeigt.
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21 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Bereichs, der als Bereich 21 in 20 angezeigt ist, wobei die Haftanbringung
der hinteren Abdeckung an dem Druckgefäß gezeigt ist.
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22 ist
eine isometrische Ansicht der vom Wagen getrennten Andockstation
für die
vom Wagen getrennten Tintenreservoirs, die das Drucker-/Plotter-System aus 3 aufweist.
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23 ist
eine isometrische Ansicht eines Abschnitts der Vorderkantenabdeckung,
die die Verriegelungsmerkmale zeigt.
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24 zeigt
Verschlußmerkmale
für die
vordere Endabdeckung für
unterschiedliche Tintenfarben.
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25 zeigt
Verschlußmerkmale
für die
vordere Endabdeckung für
unterschiedliche Produkttypen.
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26 ist
ein Anordnungsflußdiagramm, das
einen Anordnungsprozeß zum
Anordnen des Tintenbehälters
zeigt.
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27 ist
eine auseinandergezogene Teil-Seitenquerschnittsansicht der Anordnung,
die den Tintenbehälter
darstellt.
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28 ist
eine auseinandergezogene isometrische Ansicht, die das angeordnete
Druck-Gefäß/-Reservoir
mit den Abdeckungen des vorderen Endes und des hinteren Endes zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Übersicht über das
Systems
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1 zeigt
ein Gesamtblockdiagramm eines Drucker/Plotter-Systems 50,
das die Erfindung verkörpert.
Ein Abtastwagen 52 hält
eine Mehrzahl von Hochleistungsdruckkassetten 60–66,
die fluidisch mit einer Tintenvorratsstation 100 gekoppelt
sind. Die Vorratsstation liefert unter Druck gesetzte Tinte zu den
Druckkassetten. Jede Kassette weist ein Reglerventil auf, das öffnet und
schließt,
um einen leichten negativen Überdruck
in der Kassette beizubehalten, der für ein Druckkopfverhalten optimal
ist. Die Tinte, die empfangen wird, wird unter Druck gesetzt, um Auswirkungen
von dynamischen Druckabfällen
zu eliminieren.
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Die Tintenvorratsstation 100 enthält Aufnahmevorrichtungen
oder Fächer
zum gleitbaren Befestigen von Tintenbehältern 110–116.
Jeder Tintenbehälter
weist ein zusammenfaltbares Tintenreservoir auf, wie zum Beispiel
ein Reservoir 110A, das von einer Luftdruckkammer 110B umgeben
ist. Eine Luftdruck-Quelle oder -Pumpe 70 ist in Kommunikation mit
der Luftdruckkammer zum unter Druck setzen des zusammenfaltbaren
Reservoirs. Unter Druck gesetzte Tinte wird dann zu der Druckkassette
geliefert, zum Beispiel der Kassette 66, durch einen Tintenflußweg. Eine
Luftpumpe liefert unter Druck gesetzte Luft für alle Tintenbehälter in
dem System. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel liefert die
Pumpe einen positiven Druck von 2 psi, um Tintenflußraten im
Bereich von 25 cc/min zu erreichen. Für Systeme, die eine niedrigere
Tintenflußratenanforderung aufweisen,
ist natürlich
ein niedrigerer Druck ausreichend, und bestimmte Fälle mit
niedrigeren Durchsatzraten erfordern keinen positiven Luftdruck.
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2 ist
eine vereinfachte diagrammartige Ansicht, die die Druckquelle 70,
die Kassette 66 und das Reservoir 110A und die
Druckkammer 110B darstellt. Während Leerlaufperioden wird
ermöglicht, daß die Region
zwischen dem Reservoirbeutel und dem Druckgefäß vom Druck befreit wird. Während eines
Versands des Tintenbehälters 110A ist
der Vorrat nicht unter Druck gesetzt.
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Der Bewegungswagen 52 und
die Druckkassetten 60–66 werden
durch die Druckersteuerung 80 gesteuert, die die Druckerfirmware
und den Mikroprozessor umfaßt.
Die Steuerung 80 steuert somit das Bewegungswagenantriebssystem
und die Druckköpfe
an der Druckkassette, um die Druckköpfe selektiv mit Energie zu
versorgen, um zu verursachen, daß Tintentröpfchen auf kontrollierte Weise
auf das Druckmedium 40 ausgestoßen werden.
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Das System 50 empfängt üblicherweise Druckaufträge und Befehle
von einer Computerarbeitsstation oder einem Personalcomputer 82,
der eine CPU 82A und einen Druckertreiber 82B zum schnittstellenmäßigen Verbinden
mit dem Drucksystem 50 umfaßt. Die Arbeitsstation umfaßt ferner
einen Monitor 84.
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3 zeigt
in isometrischer Ansicht eine exemplarische Form eines Großskalaformat-Drucker-/Plotter-Systems 50,
bei dem vier vom Wagen getrennte Tintenbehälter 110, 112, 114, 116 vor
Ort in der Tintenvorratsstation gezeigt sind. Das System umfaßt ein Gehäuse 54,
eine vordere Steuertafel 56, die Benutzersteuerungsschalter
liefert, und einen Medienausgabeschlitz 58, durch den das
Medium aus dem System nach der Druckoperation ausgegeben wird. Dieses
exemplarische System wird von einer Medienrolle gespeist; alternativ
können
ebenfalls Blattzuführsysteme
verwendet werden.
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Übersicht über die
Erfindung
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Aspekte der Erfindung sind in einem
allgemeinen Sinn in den vereinfachten diagrammartigen Ansichten
aus 4, 5A und 5B dargestellt. Ein Aspekt dieser Erfindung
betrifft einen Tintenbehälter, der
bei der Tintenvorratsstation 100 verwendet wird, die ein
Druckgefäß 1102 aufweist,
das ein zusammenfaltbares Reservoir 114 umgibt, das einen
Tintenvorrat und eine Sensorschaltung 1170 enthält, die ein
Signal liefern kann, das das Volumen der Tinte in dem zusammenfaltbaren
Reservoir anzeigt. Anschlußleitungen 1142, 1144 zum
Verbinden mit der Sensorschaltungsanordnung sind elektrisch an Kontakten
zugreifbar (allgemein als 1138 in 4 angezeigt), an der Außenseite
des Behälters.
Um dies zu erreichen werden die Anschlußleitungen von den Kontakten
der Außenseite
und zu der Sensorschaltungsanordnung an der Innenseite des Druckgefäßes geleitet.
Die Anschlußleitungen
passieren durch eine Abdichtungszone 20, die eine Außenatmosphäre von der
unter Druck gesetzten Region zwischen dem Druckgefäß und dem
zusammenfaltbaren Reservoir trennt. Vorteile des Systems umfassen
ein direktes Erfassen der Beutelposition, das genauer ist als andere
Verfahren, wie zum Beispiel Messen von Tintewiderstandsfähigkeit,
die von Tinteneigenschaften abhängt.
Ferner ist der Sensor außer
Kontakt von der Tinte; somit wird derselbe durch die Tinte nicht korrodiert.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird die Abdichtungszone durch ein elastisches Bauglied bereitgestellt,
das komprimiert ist und als eine Dichtung wirkt. Dieses bevorzugte
Ausführungsbeispiel
weist Herstellungs- und Zuverlässigkeits-Vorteile
auf.
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Wie in 4 gezeigt
ist, umfaßt
ein zweiter Aspekt der Erfindung ein Chassis 1120, das
Funktions- und Herstellungs-Vorteile für den Tintenbehälter bietet.
Der Tintenbehälter 110 weist
ein vorderes und ein hinteres Ende relativ zu einer Richtung der
Installation des Tintenbehälters 110 in
die Vorratsstation 100 auf. Das Chassis umfaßt einen
turmförmigen Lufteinlaß 1108 zum
Empfangen von unter Druck gesetzter Luft von einem Drucksystem und
einem turmförmigen
Tintenauslaß 1110 zum
Liefern von unter Druck gesetzter Tinte zu dem System. Der Lufteinlaß und der
Tintenauslaß,
die an der vordere Kante des Behälters 110 zugreifbar
sind, erstrecken sich ungefähr
gleiche Distanzen über
eine Außenoberfläche des
Tintenbehälters 110 hinaus.
Der Tintenauslaß ist in
Fluidkommunikation mit dem zusammenfaltbaren Reservoir 114.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfaßt
das Chassis eine Anbringungsoberfläche 1122, die in einer Öffnung 114A des
zusammenfaltbaren Reservoir aufgenommen werden soll. Diese Anbringungsoberfläche ermöglicht eine
volummetrisch effiziente, gefaltete Beutelkonstruktion, die für das zusammenfaltbare
Reservoir 114 verwendet werden soll, durch Bereitstellen
einer Oberfläche
deren Normale im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Beutels ist. Das
Chassis, in Kombination mit einem separaten Gehäuse 1102, liefert
ein Druckgefäß, das das
zusammenfaltbare Reservoir 114 umgibt. Bei einer exemplarischen
Form ist das Gehäuse 1102 eine
flaschenförmige
Struktur mit einer Öffnung zum
Aufnehmen einer Umfangsoberfläche
des Chassis. Das Chassis schafft eine Oberfläche für elektrische Behälterkontakte,
die dem Drucksystem zugeordnet sind. Das Chassis liefert eine Oberfläche zum Weiterleiten
eines elektrischen Wegs, wie zum Beispiel des Wegs 1156, 1158 zwischen
dem Sensor und bestimmten der elektrischen Behälterkontakten 1138.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liefert
das Chassis all diese Funktionalitäten mit einem einzelnen einstückigen Teil.
Das Verwenden eines einstückigen
Teils ver bessert die Herstellbarkeit und die relative Positionsgenauigkeit
der Teile, die in dem Chassis umfaßt sind.
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Wie in den 5A und 5B gezeigt ist, betrifft ein dritter Aspekt
der Erfindung zumindest eine separat angebrachte Abdeckung, die
mechanische Funktionen liefert. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind zwei Abdeckungen 1104, 1106 separat an dem
Druckgefäß 1102 angebracht.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfassen die mechanischen Funktionen für eine hintere Endabdeckung (i)
Verriegelungsmerkmale 1232 zum Sichern des Tintenbehälters 1110 in
der Vorratsstation 100 und (ii) ein überdimensionales Ende 1106A,
das eine Rückwärtseinfügung des
Tintenbehälters
in die Vorratsstation verhindert. Für eine vordere Endabdeckung
umfassen die mechanischen Funktionen (i) einen Vorsprung 1158 zum
Schützen
der Behälterverbindungen,
(ii) Verschlußmerkmale,
um sicherzustellen, daß der
Tintenbehälter 110 in
der richtigen Tintenvorratsstationsanordnung installiert ist, und
(iii) Ausrichtungsmerkmale, um eine ordnungemäße Positionierung des Tintenbehälters in
der Vorratsstation sicherzustellen. Durch Bereitstellen all dieser
Funktionen an einer oder mehreren Endabdeckungen kann die Druckgefäßkonfiguration
vereinfacht werden und ohne eine der vorangehenden mechanischen
funktionalen Anforderungen entworfen sein.
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Ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
des Tintenbehälters
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Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel
der Tintenbehälter 110–116 wir
nun Bezug nehmend auf die 6–28 beschrieben; es muß nur ein
Behälter beschrieben
werden, da alle Behälter
identisch sind, außer
dem Verschlußmerkmal
an einer Abdeckung, das nachfolgend beschrieben wird. Im allgemeinen ist
der Behälter
eine Anordnung eines Druckgefäßes, das
eine Druckkammer definiert, eines zusammenfaltbaren Tintenreservoirs,
das einen schlaffen Beutel umfaßt,
einer Tintenpegelerfassungsschaltung (ILS-Schaltung), eines Mul tifunktionschassiselements,
an dem der Beutel abgedichtet ist, wobei das Chassis einen Tintenweg
von einem Auslaßtor
zu dem Reservoir und ein Lufteinlaßtor und eines Wegs, der zu
einer Region der Druckkammer außerhalb
des Reservoirs führt
und Abdeckungen für
das vordere Ende und das hintere Ende schafft.
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Das Druckgefäß. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
ist das Druckgefäß 1102 eine flaschenförmige Struktur,
die einen Halsbereich aufweist, durch den sich eine Öffnung in
das Innere des Gefäßes erstreckt.
Ein geeignetes Verfahren zum Herstellen des Gefäßes mit niedrigen Kosten ist
ein kombinierter Glasformungs- und Einspritzformungs-Prozeß, bei dem
relativ gesehen höhere
Toleranzen für
die Innenumfangsoberflächen
an dem Halsbereich des Gefäßes und
relativ gesehen niedrigere Toleranzen für den Rest des Gefäßes erhalten werden.
Ein exemplarisches Material, das für das Gefäß bei Hochvolumenanwendungen
geeignet ist, ist Polyethylen, vom Spritzblasformungsgrad; eine
typische Dicke des Materials für
das Gefäß ist 2
mm.
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Das Druckgefäß 1102 ist in der
unterbrochenen Seitenansicht von 8 gezeigt,
wobei der Luftturm 1108 und der Tintenturm 1110 durch
ein Chassisbauglied definiert sind, das durch einen Preßring 1280 (Crimp-Ring)
an Ort und Stelle gesichert wird, wie nachfolgend beschrieben wird.
Hier erscheint der Halsbereich 1102A des Gefäßes, der
eine innere Halsumfangsoberfläche
des Druckgefäßes definiert.
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Das Äußere des Halsbereichs umfaßt physische
Merkmale zum Sichern des internen Tintenbehälters innerhalb des Druckgefäßes und
zum Sichern einer vorderen Endabdeckung. Diese Merkmale umfassen
eine Mehrzahl von Flanschen (1252A– 1252C), die in der
externen Oberfläche
des Halsbereichs gebildet sind.
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Das Volumen der internen Druckkammer
des Gefäßes ist
abhängig
von der gewünschten
Tintenkapazität
des Tintenbehäl ters.
Produkte unterschiedlicher Tintenkapazität können durch Verwendung von Druckgefäßen bereitgestellt
werden, die eine ähnliche
Querschnittskonfiguration aufweisen aber unterschiedliche Gefäßlängen in
einer Richtung entlang der Längsachse
des Behälters
und mit entsprechenden Unterschieden in der Größe des Tintenreservoirbeutels.
Bei einer exemplarischen Anwendung ist das Gefäßprofil 50 mm mal 100 mm, wobei
die Gefäßlänge eine
Funktion der Behältervorratskapazität ist. Exemplarische
Tintenkapazitäten
für unterschiedliche
Produkte sind 350 cc und 750 cc. Tinten unterschiedlicher Farben
und Tintentypen können
in den Tintenbehältern
gespeichert werden, zur Verwendung in dem Farbdrucksystemen, wie
in 1 gezeigt ist. Die
Gefäßstruktur
muß nicht
geändert
werden, um unterschiedliche Tinten-Farben oder -Typen unterzubringen. Während der
Herstellung werden Inventar- und Formgebungs-Kosten durch Verwenden desselben
Druckgefäß für die unterschiedlichen
Tinten-Typen und -Farben verwaltet.
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Während
das Druckgefäß 1102,
das in den Zeichnungen dargestellt ist, einen rechteckigen Querschnitt
aufweist, wird darauf hingewiesen, das andere Gefäßkonfigurationen
ebenfalls verwendet werden können,
wie zum Beispiel zylindrische.
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Das Tintenreservoir. Das Tintenreservoir
für den
Tintenbehälter
bei diesem Ausführungsbeispiel ist
durch einen schlaffen Beutel bereitgestellt, der in einem mit Tinte
gefüllten
Zustand im wesentlichen das offene Volumen innerhalb des Druckgefäßes einnimmt. 10 stellt das zusammenfaltbare
Flüssigtintenreservoir 114 umgeben
durch das Druckgefäß 1102 dar.
Bei einer Implementierung ist eine verlängerte Lage des Beutelmaterials
derart gefaltet, daß gegenüberliegende
laterale Kanten der Lage überlappen
oder zusammengebracht werden, wodurch ein verlängerter Zylinder gebildet wird.
Diese lateralen Kanten werden miteinander abgedichtet. Falten werden
in dieser resultierenden Struktur gebildet und der Boden des Reservoirbeutels
wird durch Wärmeabdichtung
des gefalteten Zylinders entlang eines Saums quer zu der Abdichtung
der lateralen Kante gebildet. Die Oberseite des Reservoirbeutels
wird auf ähnliche
Weise gebildet, während
eine Öffnung
für den
Beutel gelassen wird, der an das Chassisbauglied abgedichtet werden
soll. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist das Beutelmaterial eine
mehrschichtige Lage, die aus Polyethylen, metallisierten Polyester
und Nylon hergestellt ist. Starre Beutelversteifungselemente 1134, 1136 sind
jeweils an der Außenseite
des flexiblen Beutels des Reservoirs angebracht, d. h. an gegenüberliegenden Wandseitenabschnitten 1114, 1116 des
Reservoirs. Die Versteifungselemente verbessern die Wiederholbarkeit
der Zusammenfaltgeometrie der Seiten des Beutels, so daß das Tintenpegelerfassungssignal, das
durch den Tintenpegelsensor geliefert wird, eine verbesserte Wiederholbarkeit
aufweist.
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Tintenpegelerfassungsschaltung. Die
Tintenpegelerfassungsschaltung umfaßt induktive Spulen 1130 und 1132,
die an flexiblen Schaltungssubstratabschnitten gebildet sind, die
an den gegenüberliegenden
Seitenwandabschnitten des Reservoirbeutels angeordnet sind. Ein
Wechselsignal wird durch eine Spule geleitet, das eine Spannung
in der anderen Spule induziert, deren Größe variiert, wenn die Wandtrennungsdistanz
variiert. Wenn Tinte verwendet wird, fallen die gegenüberliegenden
Seitenwandabschnitte 1114, 1116 zusammen, wodurch
die elektrische oder elektromagnetische Kopplung des Spulenpaars
geändert
wird, z. B. die gegenseitige Induktivität. Diese Änderung der Koppelung wird
durch das Drucksystem erfaßt
und deutet dadurch einen Tintenpegel an.
-
Die Spulen 1130, 1132 sind
mit Kontaktanschlußflächen 1138, 1140 verbunden,
die an der Außenseite
des abgedichteten Behälters
zugreifbar sind (6 und 9). Flexible Schaltungsanschlußleitungen 1142, 1144 verbinden
jeweils diese Tintenpegel-Erfassungsanschlußflächen mit den Spulen 1130, 1132;
diese Anschlußleitungen
verlaufen durch eine Abdichtungszone, die eine Außenatmosphäre von der
Druckkammer trennt. Genauer gesagt schafft jedes Paar von Anschlußflächen 1138A, 1138B und 1140A, 1140B ein
unabhängiges
Paar von Verbindungen für
jede der zwei gegenüberliegenden
Spulen. Dies ermöglicht,
daß ein
Erregungssignal an eine Spule angewendet wird, und die entsprechende Spannung,
die aus der elektrischen Kopplung resultiert, die durch das Drucksystem
erfaßt
wird. Die Spannung, die durch die ILS-Schaltung erfaßt wird, ist direkt auf einen
entsprechenden Tintenpegel bezogen, z. B. durch Werte, die in Nachschlagetabellen in
dem Systemspeicher gespeichert sind.
-
13 und 16A zeigen die einheitliche flexible Schaltung 1170,
die die ILS-Anschlußleitungen und
die ILS-Spulen trägt.
Jedes Paar von ILS-Anschlußflächen 1138A/B, 1140A/B (an
jeder Seite der Speicherelementkontakte 1172A, 1172B,
wenn dieselben an dem Chassis angeordnet sind) liefert einen Kontakt
für eine
Spule. Ein Jumper verbindet das Zentrum jeder Spule mit ihrer einen
Anschlußleitung, um
die Schaltung zu vervollständigen.
Dies ist in 13 gezeigt,
wo die Spule 1130 einen Jumper 1174 aufweist,
der von der Anschlußleitung 1176 zu dem
Spulemittelpunktsanschluß 1178 verbindet.
Natürlich
ist eine Isolierschicht 1180 erforderlich, um den Jumper 1174 von
dem zugrundeliegenden Leiter zu isolieren, um ein Kurzschließen der
Spule zu verhindern. Die Anschlußleitungen 1176 und 1182 und die
Spule 1130 sind auf einem flexiblen dielektrischen Substrat 1182 gebildet.
Ein unitäres
Substrat kann zum Unterstützen
der Spulen und Anschlußleitungen für beide
Seiten des Beutels verwendet werden, wie in 16A gezeigt
ist. Die Anschlußleitungen
und das Substrat können
benachbart zu den rechten Winkeln gefaltet werden, um die Spulen
in Position für eine
Anbringung an die Beutelseiten zu bringen. Die ILS (ILS = Ink Level
Sense = Tintenpegelerfassung) ist umfassender in den oben durch
Bezugnahme aufgenommenen Anmeldungen US-A-6164743, INK CONTAINER WITH AN INDUCTIVE
INK LEVEL SENSE und EP-A-0882595 INK LEVEL ESTIMATION USING DROP
COUNT AND INK LEVEL SENSE beschrieben.
-
Das Chassisbauglied. Ein Aspekt der
Erfindung ist ein multifunktionales Chassisbauglied 1120, das
einen Tintenbehälter
möglich
macht, der einen hohen Grad an Funktionalität aufweist, während derselbe
einen effizienten Anordnungsprozeß aufweist. Dieses Teil unterstützt den
Lufteinlaß,
den Fluidauslaß,
das zusammenfaltbare Tintenreservoir, die Tintenpegelerfassungsschaltungsanordnung (ILS-Schaltungsanordnung),
die ILS-Spurweiterleitung, und liefert die Oberfläche, die
das Druckgefäß von der
Außenatmosphäre abdichtet.
-
Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
ist das Chassisbauglied 1120 ein unitäres Element, das aus Polyethylen
durch Spritzgießen
hergestellt wird. Das Material ist als ein solches ausgewählt, das
relativ kostengünstig,
chemisch inert gegenüber
flüssiger
Tinte und ähnlich
zu der Schicht des Beutelmaterials ist, das an das Chassis wärmeabgedichtet
ist. Eine andere erwünschte
Charakteristik des Chassismaterials ist, daß das Material bei relativ
niedrigen Temperaturen wärmeeinsetzbar
ist. Das Chassis ist spritzgegossen, um eine hohe Komplexität bei niedrigen
Kosten zu ermöglichen.
-
Wie in 10 gezeigt
ist, umgibt das Druckgefäß 1102 das
zusammenfaltbare Tintenreservoir 1112. Der Reservoirplastikfilm
ist gefaltet und entlang der Kante wärmeabgedichtet, um die Oberflächen 1122 und 1124 an
das Chassis 1120 zu fügen
oder anzubringen, um die flexiblen Wände 1114 und 1116 zu
bilden.
-
Wie in 11 gezeigt
ist, stellt das Chassis 1120 ferner Lufteinlaß- bzw.
Fluidauslaß-Septumtürme 1108, 1110 bereit.
Der Lufteinlaßturm 1108 definiert
einen Durchgang 1200 durch das Chassis, der in Fluidkommunikation
mit einer Region der Druckkammer steht, die außerhalb des Reservoirs 1112 liegt
(11 und 14). Der Fluidauslaßturm 1110 definiert
einen Durchgang 1202 durch das Chassisbauglied, das in
Fluidkommunikation mit dem internen zusammenfaltbaren Reservoir 1112 steht.
Die Türme erstrecken
sich bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel in einer Richtung
im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Behälters.
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Nach der Installation des Chassis 1120 in
die Druckgefäßöffnung stehen
die Türme 1108 und 1110 über das Öffnungsende
des Druckgefäßes hervor. Mit
ihrer Erweiterung über
der Oberfläche 1204 des Chassis
und über
dem Hals des Druckgefäßes sind die
Türme für eine Verbindung
mit einer Tintenwegverbindung und einer Luftvorratsverbindung zugreifbar,
wenn der Tintenbehälter
in seinem Fach an der Tintenvorratsstation des Drucksystems installiert
ist. Die Verbindung des Tintenwegs und des Luftvorrats ist umfassender
in der oben durch Bezugnahme aufgenommenen Anmeldung WO-A-9855324 mit dem Titel
REPLACEABLE INK CONTAINER ADAPTED TO FORM RELIABLE FLUID, AIR AND
ELECTRICAL CONNECTION TO A PRINTING SYSTEM beschrieben.
-
Das Chassis 1120 liefert
ferner eine flache Oberfläche 1204 zum
Unterstützen
eines Speicherelement-Chipbausteins 1206 (9) und der zwei Paare von Anschlußleitungen,
die an die induktiven Spulen zum Erfassen eines Tintenpegels angeschlossen
sind, was nachfolgend detaillierter beschrieben wird. Der Speicherbaustein
weist seine eigene kleine Schaltungstafel mit vier elektrischen Kontakten
auf und ist mit der Systemsteuerung verbunden, wenn der Tintenbehälter an
der Vorratsstation installiert ist. Die Schaltung für den Speicherchip ist
an der Oberfläche 1204 durch
druckempfindliches Haftmittel angebracht. Die Steuerung kann Daten
in den Speicher schreiben, z. B. um das aktuell verbleibende Tintenvolumen
zu identifizieren. Somit, sogar wenn ein Behälter aus der Vorratsstation
entfernt wird, bevor die Tinte desselben entleert ist, und nachfolgend
in Verwendung gebracht wird, kann die Drucksystemsteuerung den Tintenbetrag
sicherstellen, der bereits aus dem Behälter verwendet wurde. Zusätzlich zu
dem Unterstützen
des Speicherelements stellt das Chassis 1120 ein aufrechtes
Bauglied 1208 ( 14)
bereit, das Oberflächen
an einem elektrischen Zusammenpaßverbinder in Eingriff nimmt
(der an dem Tintenvorrats stationsfach angeordnet ist), um eine Ausrichtung
zwischen beiden Seiten der elektrischen Verbindung zu liefern. Dieser Verbinder
stellt eine gleichzeitige Flächentypverbindung
mit allen 8 Anschlußflächen her,
d. h. 4 Anschlußflächen für das Speicherelement
und zwei Paare von Anschlußflächen für die induktiven
Spulen.
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Das Chassisbauglied 1120 umfaßt einen Kielabschnitt 1292,
der die Abdichtungs- oder Anbringungs-Oberflächen 1122, 1124 für eine Verbindung
mit den zusammenfaltbaren Reservoir liefert (11). Die Beutelmembrane können an
die Abdichtungsoberflächen
auf eine Vielzahl von Weisen abgedichtet werden, z. B. durch Wärmefügen, Haftmittel
oder Ultraschallschweißen.
Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
sind die Beutelmembranen durch Wärmefügen angebracht.
Die untere Oberfläche 1294 des
Kiels weist eine Verbundkrümmung
auf, um eine Konzentration von Belastung zu verhindern, sollte der
Tintenbehälter
fallengelassen werden. Ferner dienen hervorstehende Vorsprungsmerkmale 1296 um
den Einlaß 1126 zu
dem Tintenflußweg
dazu, zu verhindern, daß ein
Beutelzusammenfalten den Einlaß abdichtet,
bevor die gesamte Tinte aus dem Reservoir entfernt ist. Aufgrund
der Verlängerung
des Kiels erstrecken sich die Abdichtungsoberflächen im wesentlichen parallel,
mit einem geringen Winkelversatz relativ zu der Längsachse des
Tintenbehälters.
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Die Chassisabdichtungsoberflächen weisen hervorstehende
Rippen auf, die sich von derselben erstrecken, um die Qualität der Abdichtung
zu verbessern. Diese Rippen, z. B. Rippen 1282, 1284, 1286 (15), erstrecken sich im
allgemeinen quer zu der Längsachse
des Reservoirs. Die Rippen konzentrieren die Wärmefügungskraft während der
Wärmefügungsoperation,
um die Beutelfilme anzubringen, um die Wärmefügungsanbringung zu verbessern.
Die Räume
zwischen den Rippen liefern ferner Raum für geschmolzenes Chassismaterial,
um während
des Wärmefügens zu
fließen.
Mehrere Rippen sind bereitgestellt, um redundante Anbringungs-Merkmale
und -Festigkeit zu liefern.
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14 zeigt
das Chassis vor der Anbringung der Septa 1214 und 1216.
Wie in 11 gezeigt ist, sind
die Septa 1214 und 1216 an den jeweiligen Enden
der Türme 1108 und 1110 durch
Preßabdeckungen
(Crimp-Abdeckungen) 1218, 1220 gesichert. Für den Tintenauslaß drückt eine
Feder 1222 eine Abdichtungskugel 1224 gegen das
Septum 1216. Der Grund dafür ist, daß die Tintenabdichtung kritisch
ist; wenn das Septum 1216 eine Druckverformung annimmt,
ist es wichtig, daß der
Fluidauslaß nicht
leckt. Im Gegensatz dazu kann der Lufteinlaß ohne Frage eine Verformung
annehmen, und somit wird bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel
keine zusätzliche
Abdichtungsstruktur verwendet.
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Die Führung der ILS-Anschlußleitungen
oder -Spuren 1148, 1150 von den Kontaktanschlußflächen 1138A, 1138B und 1140A und 1140B hin
zu den ILS-Spulen 1130, 1132 ist in den 9, 10, 14 und 15 dargestellt. Das Chassis 1120 unterstützt die
flexiblen Schaltungsabschnitte 1148 und 1150;
eine O-Ring-Abdichtung 1152 liefert
eine Abdichtung zwischen dem Chassisumfang und dem Hals 1154 des flaschenförmigen Druckgefäßes 1104.
Wie in 10, 14 und 15 gezeigt ist, sind jeweilige Führungsoberflächen 1156, 1158 in
dem Chassis 1120 zum Führen
der flexiblen ILS-Schaltungsspuren 1148, 1150 zwischen
dem O-Ring 1152 und dem Chassis bereitgestellt. 10 zeigt die flachen Zonen 1160, 1162,
die an der Innenoberfläche
des Halses 1154 des Druckgefäßes gebildet sind, um die flachen
Abschnitte der Führungsoberfläche 1156, 1158 zusammenzupassen.
-
Es bestehen Alternativen zu diesem
Führungsschema.
Zum Beispiel könnte
ein Haftmittel verwendet werden, um die Abdichtungszone fertigzustellen,
durch die die Anschlußleitung
passiert. Dies würde
jedoch Schritte des Aushärtens
von Haftmittel erfordern, wodurch diese Alternative schlechter herstellbar
gemacht wird. Zusätzlich
dazu neigen Haftmittel dazu, weniger robust zu sein als ein komprimierter
O-Ring.
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Das Chassis 1120 definiert
einen Umlaufkanal 1226 (11, 14, 15), der den O-Ring 1228 unterstützt, der
eine Abdichtung zwischen dem Chassis und dem Druckgefäß liefert.
Wie oben beschrieben ist, schafft das Chassis 1120 ferner
flexible Schaltungsführungsoberflächen 1156, 1158 für die flexible Schaltung 1170,
um von der flachen Außenoberfläche 1204 des
Chassis zwischen dem O-Ring und der flexiblen Führungsoberfläche und
in das Druckgefäß zu passieren.
Das Druckgefäß weist
eine Innenoberfläche
auf, deren Form mit einer Außenoberfläche an dem
Chassis zusammenpaßt.
Abschnitte des Chassis sind flach, zum Führen der flexiblen Schaltungsspuren;
das Gefäß weist
flache Abschnitte oder Zonen 1160, 1162 zum Zusammenpassen
der flachen Abschnitte des Chassis auf.
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Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
ist das O-Ring-Material
ein relativ steifes Material, wie zum Beispiel EPDM, Siliziumgummi
oder Neopren, das eine Härte
von 70 Shore-A aufweist. Eine Verbesserung der Abdichtung
in dem Bereich der ILS-Führungswege,
d. h. wo der O-Ring über
die flexible Schaltung passiert, wird unter Verwendung eines solchen
steifen Materials erreicht, da dasselbe in Kombination mit einem
druckempfindlichen Haftmittel arbeitet, das verwendet wird, um die
ILS-Anschlußleitungen
anzubringen. Es wird angenommen, daß das feste O-Ring-Material
das Haftmittel um die Kanten der ILS-Anschlußleitungen herausquetscht und
kleine Unterbrechungshohlräume
benachbart zu diesen Kanten füllt.
Die Unterseite der flexiblen Schaltung 1170 weist eine
Beschichtung aus druckempfindlichem Haftmittel auf, die spezifischen
Bereichen der flexiblen Schaltung zugrunde liegt. Das Haftmittel
liegt den Spulen und Bereichen zugrunde, die in Kontakt mit dem
Chassisbauglied kommen. Das Haftmittel wird somit verwendet, um
die Spulen an die Versteifungselemente an den Reservoirwänden anzubringen,
und um die flexible ILS-Schaltung an das Chassis bauglied 1120 anzubringen. 16B ist eine isometrische Ansicht des
zusammenfaltbaren Reservoirs 114, angebracht an das Chassis 1120,
mit der flexiblen ILS-Schaltung angebracht an das Reservoir und
an das Chassis.
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Sobald der Reservoirbeutel an das
Chassis angebracht ist und die Spulen 1130, 1132 an
die zusammenfaltbaren Wände 1114, 1116 angebracht sind,
wird die Reservoiranordnung in die Druckkammer durch die Gefäßöffnung eingefügt. Der
O-Ring liefert eine
Abdichtung, die gegen die Innenoberfläche 1162 des Druckgefäßes eingepaßt ist.
Ein Aluminiumpreßring 1280 (10) ist installiert, um
das Chassis 1120 und die Reservoirstruktur vor Ort zu befestigen.
-
Das Chassis 1120 ist ein
einstückig
geformtes thermoplastisches Teil, das eine O-Ring-Stütz- und
Abdichtungs-Oberfläche 1226,
Führungsoberflächen 1156, 1158 für ILS-Spuren, zwei Septumtürme 1108, 1110 und
ihre jeweiligen Kommunikationsleitungen 1200, 1202,
eine Oberfläche 1204 zum
Stützen
einer elektrischen Verbindung, das aufrechte Bauglied 1208 und
Stütz-
und Abdichtungs-Oberflächen 1210, 1212 für den zusammenfaltbaren
Beutel bereitstellt. Durch Bieten von so viel Funktionalität an einem
geformten Teil werden die Gesamtkosten der Behälter 110–116 minimiert
und zusätzliche
Abdichtungsmechanismen werden verhindert. Ein anderer Vorteil eines
einstückig
geformten Chassis ist die Abmessungsgenauigkeit. Wenn der Tintenbehälter 110 in
ein Drucksystem installiert ist, müssen die elektrischen, Luft- und fluidischen
Verbinder entsprechende Verbinder in Eingriff nehmen, die dem Drucksystem
an der Tintenvorratsstation 100 zugeordnet sind. Das einstückig geformte
Chassis minimiert eine Positionsabweichung dieser Verbinder relativ
zueinander und verbessert somit die Wahrscheinlichkeit, zuverlässige Verbindungen
bereitzustellen.
-
Die Abdeckung des vorderen Endes.
Die Endabdeckung 1104 liefert verschiedene Funktionen. Diese
umfassen Verschlußfunktionen
zum Verhindern der Einfügung
eines Tintenbehäl ters
des falschen Typs, z. B. des falschen Tintentyps, der falschen Farbe
oder einer falschen Tintenreservoirgröße, in ein bestimmtes Vorratsstationsfach.
Die Abdeckung liefert ferner Ausrichtungsfunktionen durch Sicherstellen
einer ordnungsgemäßen Ausrichtung
eines Tintenbehälters
mit strukturellen Komponenten des Vorratsstationsfaches. Die Abdeckung
umfaßt ferner
eine Schutzstruktur, die die Tinten- und Luft-Türme des Chassis vor physischen
Schaden beschützt.
-
Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
ist die Vorderes-Ende-Abdeckung 1104 ein Spritzgußteil, hergestellt
aus Polypropylen.
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Wie in 5A gezeigt
ist, mit zusätzlichen Details
in 19 und 23, ist die Vorderes-Ende-Abdeckung 1104 an
dem Hals des Druckgefäßes gesichert,
durch in Eingriffnahme der Verschlußmerkmale an der Abdeckung
und dem Halsbereich des Druckgefäßes. Somit
umfaßt
die Abdeckung 1104 eine zylindrische Eingriffsstruktur 1244 (19, 23) mit zwei Paaren 1246A, 1246B von
nach innen hervorstehenden Eingriffsoberflächen zum in Eingriffnehmen,
die einem Flansch 1252B des Halses des Druckgefäßes entsprechen,
um die Abdeckung 1104 in eine ausgerichtete Position an
dem Druckgefäß zu befestigen. Die
Oberflächen 1246A, 1246B sind
um den Umfang der Eingriffsstruktur 1244 beabstandet. Jede
Eingriffsoberfläche 1246A, 1246B umfaßt eine
Rampenoberfläche 1248A, 1246B zum
Laufen über
den Flansch 1252B, wenn die Abdeckung auf den Hals des
Druckgefäßes gedrückt wird.
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Wie in 28 gezeigt
ist, mit zusätzlichen Details
gezeigt z. B. in 17,
umfaßt
das transverse Ende (in Bezug auf die Längsachse des Behälters) der
Abdeckung 1104 ferner eine flache Oberfläche 1256,
in die Öffnungen 1254 gebildet
sind. Ein schlüsselförmiger Vorsprung
oder eine Wandstruktur 1258 umgeben die Öffnung 1254.
Die Wandstruktur 1258 liefert eine Schutzwand um die Türme 1108 und 1110 und
elektrische Verbindungskontakte nach der Installation der Abdeckung,
wodurch diese Komponenten vor einem physischem Schaden geschützt werden.
Ferner liefert die Unterseite der flachen Oberfläche 1256 eine Stopoberfläche, gegen
die der Rand des Druckgefäßes ausgerichtet
wird, wenn die Abdeckung 1104 aufgedrückt wird. Sobald die Oberflächen 1246 den
Gefäßrand 1250 in
Eingriff genommen haben, wird die Abdeckung sicher in Position an dem
Druckgefäß verriegelt
und kann nicht entfernt werden, ohne die Verschlußmerkmale
zu brechen.
-
Wie in 6 und 28 gezeigt ist, sind jeweilige
Verschluß- und Ausrichtungs-Merkmale 1240 und 1242 an
gegenüberliegenden
Seiten der vorderen Abdeckung 1104 bereitgestellt. Diese
Merkmale verhindern schwerwiegende Tinteninkompatibilitäten. Durch
ihre Asymmetrie verhindern sie eine Rückwärts-Einfügeinstallation
(180 Grad) in der Tintenvorratsstation relativ zu einer Richtung
der Installation. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Merkmalsatz 1240 ein
variables Merkmal zum Definieren der Farbe der Tinte, die in dem
Behälterreservoir
angeordnet ist. Dies wird durch die Geometrie des Merkmals 1240 erreicht. 24 stellt sechs mögliche Abdeckungs-/Merkmals-Konfiguration
dar. Die Abdeckung 1104-1 verwendet ein Farbidentifizierungsmerkmal 1240A,
das in diesem Fall die Farbe gelb spezifiziert. Auf ähnliche
Weise verwendet die Abdeckung 1104-2 das Merkmal 1240B (Magenta), die
Abdeckung 1104-3 verwendet das Merkmal 1240C (Cyan),
die Abdeckung 1104-4 verwendet das Merkmal 1240D (Schwarz),
die Abdeckung 1104-5 verwendet das Merkmal 1104-E (erste
andere Farbe) und die Abdeckung 1104-6 verwendet das Merkmal 1240F.
Jedes Tintenvorratsstationsfach weist in demselben entsprechenden
Merkmale auf, die ermöglichen,
daß nur
ein Tintenbehälter
mit dem richtigen Farbmerkmalssatz an das Fach angedockt wird. Die
Wechselwirkung der entsprechenden Merkmale an der Abdeckung und
dem Vorratsstationsfach liefern ferner Ausrichtungsfunktionen, um
die Abdeckung und den Behälter
ordnungsgemäß mit dem Fach
auszurichten. Dies erhöht
die Zuverlässigkeit der
Tinte, wobei unter Druck gesetzte Luftsystem- und elektrische- Verbindungen zwischen
dem Tintenvorratsstationsfach und dem Tintenbehälter hergestellt werden.
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Die zweiten Verschlußmerkmale 1242 werden
ebenfalls verwendet, um Verschluß- und Identifizierungs-Funktionen
zu liefern. Die Merkmale 1242 weisen einen Satz von dünnen Rippen
auf, die aus der Seite der Abdeckung hervorstehen. Die Anzahl von
Rippen und die Beabstandung zwischen den Rippen stellt einen Code
dar, der den Produkttyp identifiziert, der Tintentyp, Reservoirkapazität und ähnliches
umfassen kann. Hier wiederum weist jedes Tintenvorratsstationsfach
in demselben entsprechende Merkmale auf, die ermöglichen, daß nur ein Tintenbehälter mit
dem richtigen Produkttypmerkmalsatz vollständig in ein Fach eingefügt wird,
für eine Zusammenpaßverbindung
mit dem Tintensystem. Dies verhindert zum Beispiel eine Verschmutzung des
Systems mit unsachgemäßen Tintentypen.
Ferner liefern die Merkmale 1242 Ausrichtungsfunktionen
auf dieselbe Weise wie oben im Hinblick auf die Merkmale 1240 beschrieben
wurde.
-
25 stellt
verschiedene unterschiedliche mögliche
Konfigurationen des Merkmalssatzes 1242 dar, wobei diese
Merkmalsätze 1242A–1242F für unterschiedliche
Konfigurationen von Abdeckungen 1104-7 bis 1104-12 gezeigt
sind.
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Wie bei dem Merkmal 1240 ist
das Tintenvorratsstationsfach mit Verschlußmerkmalen versehen, die dem
Merkmal 1242 entsprechen, wobei die Einfügung eines
Tintenbehälters
verhindert wird, der nicht die entsprechenden Schlüsselmerkmale
aufweist, wodurch ein Andocken eines Tintenbehälters des falschen Produkttyps
in ein gegebenes Vorratsstationsfach verhindert wird.
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Es wird darauf hingewiesen, daß ein Satz von
Abdeckungen identische Merkmale 1242 aufweisen kann, die
einen bestimmten Produkttyp darstellen, während dieselben unterschiedliche
Merkmale 1240 aufweisen, die unterschiedliche Tintenfarben für Behälter desselben
Produkttyps darstellen.
-
Die hintere Endabdeckung. Wie in 8 und 9 gezeigt ist, liefert die hintere Endabdeckung 1106 eine
Mehrzahl von mechanischen Funktionen. Die hintere Abdeckung 1106 liefert
einen vergrößerten Kopf,
um eine Rückwärtseinfügung in
die Tintenvorratsstation 100 zu verhindern. Zusätzlich dazu
liefert die hintere Abdeckung Verriegelungsoberflächen 1230 und 1232 (6), die entsprechende Merkmale
an der Tintenvorratsstation in Eingriff nehmen, wenn der Behälter angedockt
ist, um den Behälter
in einer verriegelten Position zu sichern, wie in der oben durch
Bezugnahme aufgenommenen mitanhängigen Anmeldung
mit dem Titel METHOD AND APPARATUS FOR SECURING AN INK CONTAINER, WO-A-9855320
umfassender beschrieben ist. Diese Vorratsstationsmerkmale sind
im allgemeinen in 22 als
Merkmale 1270 dargestellt.
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Die hintere Abdeckung ist an dem
Druckgefäß bei diesem
exemplarischen Ausführungsbeispiel durch
Haftmittel angebracht. Dies ist in 20 und 21 dargestellt. Das hintere
Ende des Druckgefäßes ist
in dessen Breitenabmessung reduziert, und die Abdeckung 1106 ist
angemessen dimensioniert, um über
das Ende mit reduzierter Größe des Gefäßes zu passen
(21). Die Abdeckung 1106 ist
bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel
vor Ort durch eine Schicht 1290 aus Haftmittel gesichert.
-
Die hintere Abdeckung umfaßt alle
benutzersichtbaren Oberflächen
des Behälters,
wenn derselbe in das Tintenvorratsstationsfach eingefügt ist.
Für dieses
exemplarische Ausführungsbeispiel
ist nur die Oberfläche 1106B (22) sichtbar, wenn der Behälter in
das Fach eingefügt
ist. Der Vorteil dieses Merkmals ist, daß strenge kosmetische Anforderungen
für ein
Verbraucherprodukt, wie zum Beispiel den Tintenbehälter, auf
ein einzelnes Teil (d. h. die Abdeckung 1106) mit begrenztem
Oberflächenbereich
reduziert sind. Ein anderer Vorteil ist, daß die hintere Abdeckung 1106 an
dem Ende des Anordnungsprozesses hinzugefügt wird, so daß die selbe
während der
vorangehenden Schritte der Anordnung nicht beschädigt oder zerkratzt wird.
-
Ein anderes Merkmal der hinteren
Endabdeckung ist ein sichtbares Farbindex-Muster oder -Element 1288 an
der Endoberfläche 1106B.
Dieses Muster ist eine sichtbare Anzeige der Farbe der Tinte, die
innerhalb des Behälters
angeordnet ist, und stimmt mit einem entsprechenden Muster 1002 überein,
das an dem Gehäuse
für das
Vorratsstationsfach angeordnet ist, wie in 22 gezeigt ist. Die Muster 1288 und 1002 können bei
einem Ausführungsbeispiel
Etikette sein, die haftbar angebracht sind. Alternativ dazu können die
Elemente 1288, 1002 Text sein, der die Farbe beschreibt.
-
Anordnung des Tintenbehälters. Der
Tintenbehälter
kann auf eine hocheffiziente Weise angeordnet sein, als ein Ergebnis
der mehreren Funktionen, die durch das Chassisbauglied bereitgestellt
werden. Mit einer effizienten Anordnung können die Kosten minimiert werden
und die Zuverlässigkeit
des Endprodukts wird verbessert.
-
26 ist
ein Flußdiagramm,
das darstellende Schritte bei der Anordnung eines Tintenbehälters gemäß der Erfindung
zeigt. Zuerst werden ein Chassiselement 1120 und ein Reservoirbeutel
mit einem offenen Ende bereitgestellt (Schritt 1502). Das
offene Ende des Beutels wird dann an den Kiel des Chassisbauglieds
durch einen Wärmefügungsprozeß abgedichtet
(Schritt 1504), und die Beutel-/Chassis-Anordnung wird
nach Lecks getestet (Schritt 1508). Die flexible ILS-Schaltung ist nun
an der flachen Chassisoberfläche 1204 angebracht,
unter Verwendung des druckempfindlichen Haftmittels, das an die
entsprechende Oberflächenregion
des Schaltungssubstrats angebracht ist (Schritt 1510).
Nach der Anbringung der ILS-Schaltung an der Oberfläche 1204 wird
die flexible ILS-Schaltung gebogen, um den elektrischen Wegen 1156, 1158 zu
folgen, die durch das Chassisbauglied 1120 vorgesehen sind,
und die Spulen und Versteifungselemente werden an den Seitenwänden des
Beutels angebracht, wiederum mit druckempfindlichem Haftmittel (Schritt 1512).
-
Nachdem die ILS-Schaltung angebracht wurde,
wird der O-Ring 1152 über
die Vorderseite des Chassisbauglieds gestreckt und in deren Kanal plaziert,
der durch das Chassisbauglied bereitgestellt wird (Schritt 1514).
-
Der Reservoirbeutel der Chassis/Beutel/ILS-Teilanordnung
wird nun in einer C-Form gefaltet, um die Einfügung der Teilanordnung in ein
Druckgefäß zu ermöglichen
(Schritt 1516). Ein Druckgefäß mit einer Vorderes-Ende-Öffnung wird
bereitgestellt (Schritt 1518), und die Chassis/Beutel/ILS-Teilanordnung wird
vollständig
in das Druckgefäß durch
die Öffnung
eingefügt
(Schritt 1520). 27 zeigt
die Einfügung
der Chassis/Beutel/ILS-Teilanordnung in die Öffnung des Druckgefäßes 1102 an.
Nach der Einfügung
der Teilanordnung in das Druckgefäß wird ein Aluminiumpreßring 1280 installiert,
um das Chassis in der eingefügten
Position zu sichern (Schritt 1522). Der Ring wird über den
oberen Flansch 1252A des Gefäßes umgeschlagen. Der Speicherchipbaustein
wird an dem Chassis angebracht (Schritt 1524).
-
An diesem Punkt ist das Tintenreservoir
vollständig
innerhalb des Druckgefäßes angeordnet
und es verbleiben nur die Aufgaben des Anbringens der vorderen und
hinteren Endabdeckungen 1104, 1106. 28 zeigt das angeordnete
Druckgefäß und den Tintenbehälter in
auseinandergezogener Ansicht mit den Abdeckungen 1104, 1106.
Die vordere und hintere Abdeckung werden an dem Druckgefäß auf die oben
beschriebene Weise angebracht (Schritt 1526). Das Reservoir
wird durch den Tintenturmdurchlaß mit Tinten gefüllt (Schritt 1528),
um den Anordnungsprozeß fertigzustellen.
-
Ein Tintenbehälter und ein Anordnungsverfahren
wurden beschrieben, die viele Vorteile liefern. Der Tintenbehälter unterstützt hohe
Tintenflußraten, z.
B. für
Großformat-Druck- und Zeichen-Anwendungen,
Hochgeschwindigkeitsfarbko pierer, Zeilendrucker etc. Das Risiko
eines ernsten Tintenlecks wird bedeutend reduziert, da das schlaffe
Beuteltintenreservoir innerhalb des luftdichten Druckgefäßes enthalten
ist. Die Anzahl von hermetischen Abdichtungen wird reduziert, aufgrund
des Multifunktions-Chassisbauglieds. Der Tintenpegel innerhalb des
Behälters
kann durch die Verwendung von induktiven Spulen und Tintenpegelerfassungsschaltungen erfaßt werden.
Eine Top-Down-Anordnung des Behälters
wird erreicht. Die Zuverlässigkeit
des Tintenbehälters
ist sehr hoch. Ein Wasserdampfverlust durch Diffusion aus einer
externen Umgebung in das Tintenreservoir wird reduziert, da die
Region zwischen dem schlaffen Beutel und dem Druckgefäß befeuchtet
wird. Tinte kann aus dem Reservoir mit dem Behälter in einer beliebigen Ausrichtung
gezogen werden. Die Behälter
müssen
keine einstückige
Luft- oder Tinten-Pumpe aufweisen und so kann eine Reihe von Durchsatzbedürfnissen
durch den Tintenbehälter
erfüllt
werden. Belastungen aufgrund von unter Druck setzen des schlaffen
Beutels werden reduziert, da Kräfte über den
Beutelbereich ausgeglichen sind, im Vergleich zu Druckerzeugungssystemen,
die auf den Beutelfilm drücken,
wie zum Beispiel Federbeutelsysteme. Druckabfälle durch das System sind relativ
niedrig. Das Tintenreservoir kann mit Tinte durch dasselbe Tintentor
gefüllt
werden, das verwendet wird, um mit dem System zu verbinden, und
somit wird kein gesondertes Fülltor
benötigt.