DE69513787T2

DE69513787T2 - Belüftungsvorrichtung für Farbstoffpatrone

Info

Publication number: DE69513787T2
Application number: DE69513787T
Authority: DE
Inventors: Fred Young Brandon; Curtis Ray Droege
Original assignee: Lexmark International Inc
Current assignee: Lexmark International Inc
Priority date: 1994-11-22
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2015-09-22
Also published as: KR960017158A; JPH08224894A; EP0713778B1; DE69513787D1; US5661510A; EP0713778A2; KR100202801B1; JP3985062B2; EP0713778A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Patronen für Tintenstrahldrucker und spezieller Patronen mit einem oder mehreren Lüftungsluftkanälen, um Druck im Bereich zwischen der Patrone und einer Kappe abzubauen, wenn die Patrone mit einer Kappe bedeckt wird oder von einer Kappe befreit wird.
Es ist üblich, eine Wartungsstation für Tintenstrahldrucker bereitzustellen, wobei die Wartungsstation einen Wischer zum Abwischen der Düsenplatte der Druckkopfpatrone und eine Kappe zum Bereitstellen einer abgedichteten Umgebung um die Tintenstrahldüsen einschließt, um zu verhindern, daß während Zeiten von Nichtgebrauch Tinte in den Düsen eintrocknet.
Die Kappe ist ein becherförmiges Elastomerelement, das mit einer Düsenplatten/Chip/Flachsteckerschaltungs-Einheit auf der Patrone in Berührung gebracht wird, um ein Bedecken mit einer Kappe zu erreichen. Wenn die Kappe in Berührung mit der Patrone bewegt wird, kann Luft zwischen der Kappe und der Patrone eingeschlossen werden und durch die Düsen und in benachbarte Tintenzufuhrkanäle gedrückt werden, durch welche den Düsen Tinte zugeführt wird. Tinte wird normalerweise durch die Zufuhrkanäle gesaugt, indem die Düsen geheizt werden; folglich kann das Drücken von Luft in die Zufuhrkanäle zu einem Verlust an Erstklassigkeit und verschlechterter Leistung der Patrone führen.
Auf ein weiteres Problem kann man stoßen, wenn die Patrone von der Kappe befreit wird. Wenn die Kappe eine luftdichte Dichtung gegen die Patrone gebildet hat, dann kann beim Wegbewegen der Kappe von der Patrone ein Unterdruck im abgedichteten Bereich erzeugt werden, wodurch Tinte aus den Tintenzufuhrkanälen gezogen wird. Dies leert die Tintenzufuhr und verkürzt folglich die nützliche Lebensdauer der Patrone. Weiter verunreinigt die überschüssige Tinte den Bereich des Druckers, wo die Wartungsstation angeordnet ist.
Verschiedene Einrichtungen sind bekannt, um den Druck an den Düsen abzubauen, wenn die Patrone mit einer Kappe bedeckt wird oder von einer Kappe befreit wird. Das US-Patent 5,155,479 stellt eine Kappe mit Kerben in den Rändern der Kappe bereit, die die Patrone berühren, wobei die Kerben als Kanäle dienen, durch die Luft vom abgedichteten Bereich zum umgebenden Medium strömen kann. Jedoch ist der Wartungsstationsbereich aufgrund von beabsichtigtem Tintenausstoß anfällig für Verunreinigung und Luftstromkanäle, die in oder auf der Kappe vorgesehen sind, können verstopft oder blockiert werden. Weiter kann ein vorgegebener Drucker unterschiedliche Patronen verwenden, von denen einige unterschiedliche gesteuerte Belüftungsgrade erfordern können.
Unter einem Aspekt betrachtet, stellt die vorliegende Erfindung eine Patrone für einen Tintenstrahldrucker bereit, wobei die Patrone aufweist: eine Berührungsoberfläche, die mit Unterbrechungen mit einer Kappe in Berührung bringbar ist, um einen luftdicht abgeschlossenen Bereich um Düsen in einer Düsenplatte herum zu bilden, sowie eine Lüftungskanaleinrichtung in der Patrone, um den Bereich mit einem umgebenden Medium zu verbinden, um dadurch Druckänderungen an den Düsen zu verhindern, wenn die Berührungsoberfläche mit Unterbrechungen in Berührung gebracht wird.
Vorzugsweise weist die Patrone eine Mehrzahl von Lüftungsluftkanälen auf. Vorzugsweise sind die Lüftungskanäle von einer Schlangenlinienausbildung, um ihre Länge zu erhöhen, so daß das Ausmaß eines Belüftens oder einer Diffusion für eine spezielle Patronenbauweise abgestimmt werden kann.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine auseinandergezogene Ansicht einer Dreifarben-Tintenstrahldruckerpatrone;
Fig. 2 ist eine Perspektivansicht des Bodenteils der Patrone, wobei die Flachsteckerschaltung, Düsenplatte und der Heizer entfernt sind, um Lüftungsluftkanäle offenzulegen;
Fig. 3 ist eine Perspektivansicht einer Wartungskappe und des Bodenteils der Patrone; und
Fig. 4 ist eine Perspektivansicht des Bodenteils der Patrone, wobei Teile der Flachsteckerschaltung und des Haftvorformlings entfernt sind, um einen Lüftungsluftkanal offenzulegen.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im Kontext einer Dreifarben-Tintenstrahlpatrone beschrieben, aber es ist aus der folgenden Beschreibung offensichtlich, daß die Prinzipien der Erfindung auf gleiche Weise auf monochrome Patronen anwendbar sind.
Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt eine Dreifarben-Tintenstrahldruckerpatrone 10 einen Patronenkörper 12, einen Deckel 14, eine Düsenplatte 16, einen Heizchip 18 und eine Flachsteckerschaltung 20. Der Patronenkörper 12 weist ein hohles Inneres auf, das durch zwei Trennwände 24 in drei Tintenreservoirkammern 22 unterteilt ist. Drei Blöcke 26 von Schaumstoff werden in die Kammern 22 eingesetzt, wobei jeder Block mit Tinte einer unterschiedlichen Farbe gesättigt ist.
Die Kammern 22 sind auf ihren Unterseiten mit Steigrohren versehen, durch die Tinte fließen kann, wobei der Körper 12 Tintenstromkanäle aufweist, die die Steigrohre mit drei Austrittsöffnungen in der Unterseite des Körpers verbinden. Drei Filter 30 bedecken die Kopfenden der Steigrohre, um die Tinten zu filtern, wenn sie aus den Kammern 22 gezogen werden.
Fig. 2 zeigt drei Austrittsöffnungen 40, 42 und 44, die in einer Ausnehmung 46 in einer Unterseite 48 des Patronenkörpers 12 angeordnet sind. Die Düsenplatte 16 und das Heizchip 18 sind in der Ausnehmung 46 angeordnet. Wie in Fig. 3 dargestellt, weist die Düsenplatte 16 drei Gruppen von Düsen 37, 38, 39 auf, wobei jede Gruppe von Düsen zu einer der Austrittsöffnungen 40, 42 und 44 zugehörig ist und Tinte von ihr erhält. Das Heizchip 18 ist zwischen den Austrittsöffnungen und der Düsenplatte angeordnet und ist in Fig. 3 nicht sichtbar.
Die Flachsteckerschaltung 20 ist mittels eines ersten Haftvorformlings 34 an eine Seitenoberfläche 50 (Fig. 3) des Patronenkörpers 12 angebracht. Die Flachsteckerschaltung ist mittels eines zweiten Haftvorformlings 32 an der Unterseite 48 angebracht. Die Flachsteckerschaltung ist mit einer Öffnung 88 (Fig. 4) versehen, und der zweite Haftvorformling 32 ist mit einer Öffnung 89 versehen. Die Öffnungen 88 und 89 fluchten miteinander und mit der Ausnehmung 46. Die Flachsteckerschaltung 20 ist ein biegsames bandähnliches Element, auf dem Anschlüsse 36 angeordnet sind. Leiter (nicht dargestellt) sind in der Flachsteckerschaltung eingebettet, um die Anschlüsse 36 mit dem Heizchip 18 zu verbinden. Wülste 52 von Epoxy kapseln die Leiter ein, wo sie von der Flachsteckerschaltung zum Heizchip verlaufen.
Das Drucken mit der Patrone 10 findet auf eine herkömmliche Weise statt. Während die Patrone quer zur Bewegungsrichtung eines Papierbogens hin- und herbewegt wird, werden den Anschlüssen 36 von einer Quelle (nicht dargestellt) elektrische Signale zugeführt, und gemäß diesen Signalen heizt das Heizchip 18 Tinte, wodurch bewirkt wird, daß durch ausgewählte Düsen der Düsengruppen 37, 38, 39 und die Öffnungen 88 und 89 die Tinte aus der Patrone herausgeschleudert wird. Während Tinte aus einer Düse herausgeschleudert wird, wird in der zur Düse zugehörigen Austrittsöffnung ein Unterdruck erzeugt. Dieser Unterdruck steht durch Tintenkanäle (nicht dargestellt) im Patronenkörper 12 mit einer Reservoirkammer 22 in Verbindung, um mehr Tinte aus der Reservoirkammer zu saugen.
Es ist als Teil einer Wartungsroutine üblich, die Patrone 10 während Zeiten von Nichtgebrauch mit einer "Kappe zu be decken", um Eintrocknen von Tinte in den Düsen zu verzögern oder zu verhindern. Das Bedecken mit einer Kappe wird erreicht, indem man eine becherähnliche Elastomerkappe in Berührung mit der Patrone 10 bewegt, so daß eine Luftdichtung zwischen der Kappe und der Unterseite der Patrone in einem Bereich gebildet wird, der die Düsen 37, 38, 39 umschließt. Fig. 3 zeigt eine herkömmliche Kappe 60 in einer nicht bedeckenden Position, d. h. von der Patrone 10 wegbewegt, so daß die Patrone während des Druckens bewegt werden kann. Wie in Fig. 3 dargestellt, weist die Kappe 60 eine untere Vertiefung (nicht sichtbar) und eine obere Vertiefung 62 auf. Die Vertiefung 62 nimmt eine Stütze auf (nicht dargestellt), die die Kappe 60 normal zur Unterseite 48 des Patronenkörpers 12 bewegt. Kerben 64 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Vertiefung 62 vorgesehen, um die Stütze zu greifen.
Wenn die Kappe 60 in Berührung mit der Patrone 10 bewegt wird, berühren, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 gezeigt, Seitenwände der Kappe 60, die deren untere Vertiefung begrenzen, die Flachsteckerschaltung 20 um die und außerhalb der Ränder der Ausnehmung 46 im Boden des Patronenkörpers 12. Die Kappe 60, Flachsteckerschaltung 20 und Düsenplatte 16 begrenzen folglich einen umschlossenen Bereich um die und über den Düsen 37, 38 und 39, wie in Fig. 3 dargestellt.
Wenn die Kappe 60 in die bedeckende Position bewegt wird, kann Luft zwischen der Kappe und Patrone 10 eingeschlossen werden und durch die Düsen 37, 38, 39 in die Austrittsöffnungen 40, 42 und 44 gedrückt werden. Die Luft bildet Blasen, die wegen ihres natürlichen Auftriebs hinauf in die Tintenzufuhrkanäle wandern. Diese Luftblasen können die Tintenzufuhrkanäle blockieren und einen Verlust an Erstklassigkeit bewirken. Wenn die Dichtung zwischen der Kappe 60 und der Patrone 10 dicht ist, kann auch ein Unterdruck im abgedichteten Bereich erzeugt werden, wenn die Kappe von der bedeckenden Position wegbewegt wird. Dieser Unterdruck kann Tinte aus den Düsen 37, 38, 39 saugen, wodurch die Tintenzufuhr entleert wird. Weiter findet die aus den Düsen gesaugte Tinte ihren Weg in den Bereich des Druckers um die Wartungsstation, wo sie auf verschiedenen Betriebsbauteilen eintrocknet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden diese Probleme durch Bereitstellen von zwei Lüftungskanälen 70, 72 (Fig. 2) gelöst. Die Lüftungskanäle werden während des Formens des Patronenkörpers vorzugsweise als offene Nuten in der Oberfläche 48 des Patronenkörpers 12 ausgebildet. An einem Ende verbinden sich die Nuten mit der Ausnehmung 46 bei Rücksprüngen 74 und 76 in der Seitenwand 78 der Ausnehmung. Auf dem entgegengesetzten Ende enden die Nuten an Öffnungen 82 und 80 in einer geneigten Oberfläche 84 des Patronenkörpers. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die offenen Seiten der Nuten durch den Haftvorformling 32 und die Flachsteckerschaltung 20 bedeckt, so daß die Lüftungskanäle gebildet werden.
Die Öffnungen 88 und 89 in der Flachsteckerschaltung 20 und dem Haftvorformling 32 sind größer als die Ausnehmung 46 (siehe Fig. 4), so daß es einen Bereich der Körperoberfläche 48 um die Seitenwand 78 der Ausnehmung 46 und die Rücksprünge 74 und 76 gibt, der nicht bedeckt ist. Wie in Fig. 4 dargestellt, erstreckt sich die Nut 70 durch diesen Bereich, so daß zusätzlich zur Verbindung mit der Ausnehmung 46 ein kurzer Teil 86 der Nut 70 offen zu dem umgebenden Medium ist. Obwohl nicht in Fig. 4 dargestellt, wird ein kurzer Teil der Nut 72 gleichfalls unbedeckt gelassen.
Die Nuten 70 und 72 weisen eine Schlangenlinienausbildung auf, um sie länger zu machen. Dies verhindert, daß Luft von dem umgebenden Medium durch die Lüftungskanäle in den Bereich strömt, der zwischen der Kappe 60 und der Patrone 10 abgeschlossen ist, wenn sich die Kappe in der bedeckenden Position befindet.
Die Teile der Nuten 70 und 72, die nicht von dem Haftvor formling 32 oder der Flachsteckerschaltung 20 bedeckt sind, liegen in der Bodenberührungsfläche der Kappe 60, die durch die gestrichelte Linie 90 in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn die Kappe in eine bedeckende Position gegen die Oberfläche der Flachsteckerschaltung 20 bewegt ist, befinden sich deshalb die Lüftungskanäle 70 und 72 in Verbindung mit dem abgedichteten Bereich zwischen der Kappe und der Patrone. Wenn etwaige Luft im abgedichteten Bereich eingeschlossen wird, wenn die Kappe in die bedeckende Position bewegt wird, gibt es keinen Druckanstieg im abgedichteten Bereich, um Luft in die Düsen zu drücken, weil die eingeschlossene Luft in die Lüftungskanäle strömen kann. Wenn die Kappe von der bedeckenden Position wegbewegt wird, zieht umgekehrt Unterdruck im abgedichteten Bereich Luft durch die Lüftungskanäle herein, so daß es keinen Aufbau eines Unterdrucks im abgedichteten Bereich gibt, der ausreicht, um Tinte aus den Düsen herauszusaugen.
Es sollte angemerkt werden, daß die Lüftungskanäle 70 und 72 an einem Ende bei den Öffnungen 80 und 82 in der geneigten Oberfläche 84 enden, die von der Flachsteckerschaltung 20 bedeckt ist. Jedoch gibt es keinen Haftvorformling auf der Oberfläche 84, und da die Flachsteckerschaltung 20 ein biegsames bandähnliches Element ist, wird es nicht vollständig flach gegen die Oberfläche 84 anliegen, um die Öffnungen 80 und 82 der Lüftungskanäle zu blockieren. Die Lüftungskanäle können ziemlich klein sein, in der Größenordnung von 0,25 mm, folglich ist nur ein kleiner Zwischenraum zwischen der Oberfläche 84 und der Flachsteckerschaltung 20 erforderlich, um die Kanäle vollständig zu belüften.
Aus der vorangehenden Beschreibung ist es ersichtlich, daß die Erfindung eine von der Patrone getragene, einfache Lüftungseinrichtung bereitstellt, um den abgedichteten Bereich zwischen der Patrone und einer Wartungsstationskappe zu belüften. Weil die Lüftungseinrichtung mit der Patrone verknüpft ist, können die Länge, Breite und Tiefe der Lüftungs wege für eine optimale Leistung ausgewählt werden, abhängig von den physikalischen Eigenschaften der Tinte in der Patrone. Folglich können verschiedene Typen von Patronen mit verschiedenen Typen von Tinten in Druckern verwendet werden, die Wartungsstationen aufweisen, wo ein Belüften nicht vorgesehen ist.

Claims

1. Patrone für einen Tintenstrahldrucker, wobei die Patrone aufweist: eine Berührungsoberfläche, die mit Unterbrechungen mit einer Kappe (60) in Berührung bringbar ist, um einen luftdicht abgeschlossenen Bereich um Düsen (37-39) in einer Düsenplatte (16) herum zu bilden, sowie eine Lüftungskanaleinrichtung (70,72) in der Patrone, um den Bereich mit einem umgebenden Medium zu verbinden, um dadurch Druckänderungen an den Düsen zu verhindern, wenn die Berührungsoberfläche mit Unterbrechungen in Berührung gebracht wird.

2. Patrone nach Anspruch 1, bei der die Patrone umfaßt: einen Patronenkörper mit einer ersten Oberfläche (48), auf der die Düsenplatte (16) angebracht ist, wobei die Lüftungskanaleinrichtung (70, 72) mindestens eine Nut in der ersten Oberfläche umfaßt.

3. Patrone nach Anspruch 2, bei der eine Flachsteckerschaltungseinrichtung (20) mittels eines Haftvorformlings (32) an der ersten Oberfläche (48) angebracht ist, wobei der Haftvorformling und die Flachsteckerschaltungseinrichtung die mindestens eine Nut (70, 72) überdecken, um mindestens einen Lüftungsluftkanal zu bilden.

4. Patrone nach Anspruch 3, bei der die Berührungsoberfläche eine Oberfläche des Flachsteckerschaltungseinrichtung (20) ist.

5. Patrone nach Anspruch 4, bei der die erste Oberfläche (48) mit einer Vertiefung (46) versehen ist, in der die Düsenplatte (16) angebracht ist, wobei die Flachsteckerschaltungseinrichtung (20) eine Öffnung (88) darin aufweist, so daß die Flachsteckerschaltungseinrichtung die Vertiefung und die Düsenplatte umgibt, wobei sich der mindestens eine Lüf tungsluftkanal (70, 72) an einem Ende (86) in die Vertiefung öffnet.

6. Patrone nach Anspruch 5, bei der das eine Ende (86) des mindestens einen Lüftungsluftkanals (70, 72) zum umgebenden Medium hin offen ist, wenn die Berührungsoberfläche nicht mit einer Kappe (60) in Berührung steht.

7. Patrone nach Anspruch 6, bei der ein zweites Ende des mindestens einen Lüftungsluftkanals (70, 72) an einer weiteren Öffnung (80,82) in einer zweiten Oberfläche (84) des Patronenkörpers endet.

8. Patrone nach Anspruch 7, bei der die Flachsteckerschaltungseinrichtung (20) die zweite Oberfläche (84) des Patronenkörpers überdeckt, aber nicht an ihr haftet.

9. Patrone nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei der der mindestens eine Lüftungsluftkanal (70, 72) eine Schlangenlinienausbildung aufweist.

10. Patrone für einen Tintenstrahldrucker, wobei die Patrone umfaßt:

einen Patronenkörper mit einer Vertiefung (46) und eine Nut (70, 72) in einer ersten Oberfläche (48), wobei sich die Nut von der Vertiefung zu einer zweiten Oberfläche (84) des Körpers erstreckt;

eine Düsenplatte (16), die in der Vertiefung angeordnet ist; und

eine Flachsteckerschaltungseinrichtung (20), die mittels eines Haftvorformlings (32) an der ersten Körperoberfläche angebracht ist, wobei die Flachsteckerschaltungseinrichtung und der Haftvorformling die Nut überdecken, um einen Lüftungsluftkanal zu bilden, wobei die Flachsteckerschaltungseinrichtung und der Haftvorformling Öffnungen (88, 89) darin aufweisen, die größer sind als die Vertiefung, so daß die erste Körperoberfläche einen freiliegenden Bereich benachbart zu der Vertiefung aufweist, wobei sich die Nut in den freiliegenden Bereich erstreckt, wodurch ein Teil der Nut (86) zu einem umgebenden Medium hin offen ist.

11. Patrone nach Anspruch 10, bei der die Nut (70, 72) eine Schlangenlinienausbildung aufweist.

12. Patrone nach Anspruch 10 oder 11 in Kombination mit einer Kappe (60) mit einer Vertiefung darin, derart daß eine Bewegung der Kappe in Berührung mit der Flachsteckerschaltungseinrichtung (20) einen luftdicht abgeschlossenen Bereich für die Düsenplatte (16) bildet, wobei der luftdicht abgeschlossene Bereich durch den Lüftungsluftkanal (70, 72) belüftet wird.

13. Patrone nach Anspruch 10 oder 11, bei der die Flachsteckerschaltungseinrichtung (20) umfaßt: ein biegsames bandartiges Element, wobei die Flachsteckerschaltungseinrichtung mittels eines weiteren Haftvorformlings (34) an einer dritten Oberfläche (50) des Patronenkörpers angebracht ist.

14. Patrone nach Anspruch 13, bei der sich die zweite Oberfläche (84) zwischen der ersten (48) und der dritten (50) Oberfläche befindet, wobei die Flachsteckerschaltungseinrichtung (20) die zweite Oberfläche (84) bedeckt, aber in einem geringen Abstand von ihr angeordnet ist, wodurch der Lüftungsluftkanal (70, 72) zwischen der Flachsteckerschaltungseinrichtung und dem Patronenkörper zum umgebenden Medium belüftet.

15. Patrone nach Anspruch 14 und weiter umfassend: eine zweite Nut (70, 72) in der ersten Oberfläche (48) und zwischen der ersten Vertiefung (46) und der zweiten Oberfläche (84) verlaufend, wobei die Flachsteckerschaltungseinrichtung (20) und der Haftvorformling (32) die zweite Nut überdecken, um einen zweiten Lüftungsluftkanal zu bilden, und sich die zweite Nut in den freiliegenden Bereich erstreckt, wodurch ein Teil der zweiten Nut (86) zum umgebenden Medium offen ist.

16. Patrone nach Anspruch 15, bei der die zweite Nut (70, 72) eine Schlangenlinienausbildung aufweist.

17. Patrone nach Anspruch 15 oder 16 in Kombination mit einer Kappe (60) mit einer Vertiefung darin, so daß eine Bewegung der Kappe in Berührung mit der Flachsteckerschaltungseinrichtung (20) einen luftdicht abgeschlossenen Bereich für die Düsenplatte (16) bildet, wobei der luftdicht abgeschlossene Bereich durch die Lüftungsluftkanäle (70, 72) belüftet wird.