DE69515252T2

DE69515252T2 - Nachfüllverfahren und -gerät für Druckpatrone

Info

Publication number: DE69515252T2
Application number: DE69515252T
Authority: DE
Inventors: Jon J. Fong; David S. Hunt; Joseph E. Scheffelin; Alfred U.N. Zepeda
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-08-22
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2015-08-23
Also published as: EP0709205A2; KR100224954B1; EP0709205B1; EP0709205A3; KR960013672A; JP3631309B2; US5596358A; DE69515252D1; JPH08207305A

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen Druckkartuschen, die in computergesteuerten Druckern aufgenommen werden, und spezieller Verfahren und Vorrichtungen zum Nachfüllen solcher Druckkartuschen.
Drucker sind Einrichtungen, die Zeichen auf ein Druckmedium, wie Papier oder Polyesterfilm, drucken und üblicherweise von einem Computer gesteuert werden, der das Bild in der Form von Druckbefehlen liefert. Einige Drucker verwenden eine Farbmittel enthaltende Flüssigkeit, die entweder ein Farbstoff oder ein Polymer sein kann. Diese Flüssigkeiten werden in der Druckerindustrie als "Tinte" bezeichnet. Der Drucker bildet Bilder auf dem Druckmedium durch Abgeben von Tinte auf das Medium mit Hilfe eines Druckkopfes, der die richtigen Strukturen aus Tinte erzeugt, um das Bildpermanent aufzuzeichnen.
Eine Druckerart ist der Tintenstrahldrucker, der kleine Tintentröpfchen bildet, die in Richtung des Druckmediums in einem präzisen Punktmuster ausgestoßen werden. Mit Abstand betrachtet bildet die Ansammlung der Punkte das Bild weitgehend so, wie fotographische Bilder in Zeitungen erzeugt werden. Tintenstrahldrucker sind schnell, erzeugen hoch qualitative Drucke und sind leise, weil es während des Betriebs keinen mechanischen Aufschlag gibt.
Üblicherweise weist ein Tintenstrahldrucker eine große Anzahl einzelner Tintendüsen auf, die in einem Feld in dem Druckkopf angeordnet sind. Der Druckkopf wird in einem Wagen gehalten, und die Tintendüsen sind so ausgerichtet, daß sie zu dem Druckmedium weisen, zu diesem jedoch einen Abstand einhalten. Der Wagen und der Druckkopf überqueren die Oberfläche des Mediums wiederholt, wobei die Düsen Tintentröpfchen zu geeigneten Zeitpunkten gesteuert durch den Computer ausstoßen. Nach jedem Überqueren des Druckkopfes wird das Druckmedium einen Schritt in Richtung seitlich zu der Querbewegung verfahren, und danach überquert der Wagen mit dem Druckkopf die Seiten noch mal, um eine weitere Schwade aufzubringen. Auf diese Weise wird das gesamte Punktmuster, das das Bild bildet, nacheinander schwadenweise durch den Druckkopf aufgebracht.
In einem thermischen Tintenstrahldrucker wird das Ausstoßen der Tröpfchen durch Erhitzen eines kleinen Tintenvolumens in der Nähe der Düse, das Verdampfen einer Tintenblase und dadurch das Ausstoßen des Tintentröpfchens durch die Düse in Richtung des Druckmediums erreicht. Die Tröpfchen treffen auf das Medium und trocknen dort, um "Punkte" zu bilden, die bei gemeinsamer Betrachtung eine Schwade des permanent gedruckten Bildes bilden.
Bei einigen Druckerarten ist die Tinte in einem Reservoir untergebracht, das zusammen mit dem Druckkopf auf dem Wagen montiert ist. Die Tinte wird dann durch Kapillarwirkung an die Düsen abgegeben. Bei diesen Druckern ist der Druckkopf eine Einwegeinheit, die sich verbraucht und die leicht in den Drucker eingefügt und aus diesem entfernt werden kann, wenn das Tintenreservoir erschöpft ist. Ein solcher Drucker und die Druckkartuschen für diesen sind in dem Hewlett-Packard Journal, Februar 1994, Band 45, Nr. 1, Seiten 46 bis 54, beschrieben.
In den frühen Stufen der Entwicklung thermischer Tintenstrahldrucker war die nützliche Lebensdauer eines Druckkopfs üblicherweise durch die Zeitspanne bis zum Versagen der ersten Düse bestimmt. Jüngere Gestaltungen der Düsen und Druckköpfe sind fortgeschritten, so daß die Lebensdauer der Düse, bevor eine Störung auftritt, erheblich verlängert wurde. Mit anderen Worten kann der Tintenvorrat in einem Reservoir nun erschöpft sein, bevor eine Düse ausfällt. Es wird daher ein größerer Tintenvorrat für die Druckkartuschen benötigt, weil die Lebensdauer der Düsen gestiegen ist.
Die einfache Vergrößerung des Tintenreservoirs hat sich jedoch nicht als akzeptable Lösung erwiesen. Ein Reservoir wird üblicherweise auf dem Druckerwagen getragen und bewegt sich mit dem Druckkopf. Das Vergrößern des Reservoirs würde zwangsläufig die Größe und das Gewicht der Struktur erhöhen, welche den Wagen trägt und vor- und zurückbewegt. Dies würde dazu führen, daß die Leistung des Druckers leidet, weil die erhöhte Masse des Wagens auch die Kosten des Druckers erheblich steigern würde.
Noch eine andere Lösung besteht darin, leere Druckkartuschen mit Nachfülltinte nachzufüllen. Dadurch können Druckköpfe wiederholt verwendet werden, bis eine Düse ausfällt. Bisher hat sich auch diese Lösung nicht als zuverlässig oder zufriedenstellend erwiesen, weil wenigstens vier erhebliche Probleme bestehen.
Die US-A-4,967,207 beschreibt eine Vorrichtung zum Nachfüllen einer Druckkartusche mit Tinte, mit einem Nachfülltintenreservoir, in dem ein Druck herrscht, der über dem Druck in dem Tintenreservoir der Druckkartusche liegt; einer Tintenleitung, die mit dem Nachfülltintenreservoir verbunden und mit dem Tintenreservoir der Druckkartusche verbindbar ist; einer Vorrichtung zum Öffnen des Tintenreservoirs der Druckkartusche und zum Einrichten einer Fluidverbindung mit der Tintenleitung zwischen dem Nachfülltintenreservoir und dem Tintenreservoir der Druckkartusche; und einer Vorrichtung zum Abdichten des Nachfülltintenreservoirs, der Tintenleitung und des Tintenreservoirs der Druckkartusche gegen den Umgebungsdruck, so daß die Druckkartusche durch den Überdruck in dem Nachfülltintenreservoir nachfüllbar ist.
Das erste und wahrscheinlich größte Problem aus Sicht der Bedienungsperson ist, wie Tinte von einem Nachfülltintenreservoir zur Druckkartusche übertragen werden soll, ohne daß sie verschüttet wird oder austritt. Keine Bedienungsperson will seine oder ihre Hände, Kleidung oder Arbeitsbereich mit verschütteter Tinte verunreinigen.
Das zweite Problem besteht in der Aufrechterhaltung des Betriebsdrucks in der Druckkartusche während des nächsten Betriebszyklus. Normalerweise arbeiten Druckkartuschen bei einem Druck von ungefähr 50,8 mm (zwei Inch) Wasser über Umgebungsdruck (4,98·10² Nm&supmin;² oder 3,74 Torr), und die Tinte wird bei diesem Druck durch Kapillarwirkung an die Düsen geliefert. In einigen Druckkartuschen wird der Druck der Tinte in dem Reservoir durch einen kollabierbaren Tintenbeutel und eine Feder, welche die Wände des Tintenbeutels gegen den Umgebungsdruck nach außen drückt, aufrechterhalten. Wenn der Druck der Tinte ein maximales Niveau überschreitet, wird die Tinte aus den Düsen herausgedrückt, und die Druckkartusche tropft Tinte auf das Papier und in den Drucker. Wenn der Druck der Tinte in der Druckkartusche unter ein minimales Niveau abfällt, unterbricht der Tintenstrom zu den Düsen, weil der Kapillardruck überschritten wird.
Ein drittes Problem besteht in der Aufrechterhaltung des Drucks der Tinte in der Druckkartusche während des Nachfüllens. Wenn der Druck der Tinte während des Nachfüllens ein maximales Niveau überschreitet, läuft Tinte aus den Düsen und tritt aus. Wenn der Druck in der Druckkartusche unter ein minimales Niveau fällt, kann Luft in die Düsen gezogen werden, die den Durchgang der Tinte behindern und einen Ausfall der Düsen verursachen kann.
Ein viertes Problem besteht in dem unbeabsichtigten Einbringen von Luft oder Gasen in die Druckkartusche während des Nachfüllens. Wenn Blasen während des Nachfühlens in der Druckkartusche eingeschlossen werden, können diese Blasen in der Druckkartusche wandern und die schmalen Durchgänge verstopfen, die zu den Druckdüsen führen, und dadurch ein Versagen der Düsen bewirken.
Aus der obigen Beschreibung wird offensichtlich, daß es noch immer Bedarf an einer Lösung gibt, die ein Verschütten und Austreten von Tinte vermeidet und den Druck in der Druckkartusche während des Nachfüllens und des nächsten Druckzyklusses richtig aufrechterhält, obwohl es bereits viele Verfahren und Vorrichtungen zum Nachfüllen von Druckkartuschen gibt.
Die vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Verfahrensschritten von Anspruch 7 vor.
Die Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Nachfüllen einer Druckkartusche vor, die leicht zu bedienen und einfach einzusetzen ist und die Druckqualität der ursprünglichen Druckkartusche aufrechterhält. Die Vorrichtung erlaubt es einer Bedienungsperson, eine Druckkartusche zu jeder Zeit "aufzurüsten" und eine Druckkartusche nachzufüllen, bevor sie leer ist.
Kurz und einfach gesagt, umfaßt die Vorrichtung gemäß der Erfindung ein Nachfülltintenreservoir, das einen Druck aufweist, der höher als der Druck des Tintenreservoirs der Druckkartusche ist, und eine Tintenleitung, die mit dem Tintennachfüllreservoir verbunden und mit dem Tintenreservoir in der Druckkartusche verbindbar ist; eine Einrichtung zum Entfernen eines Verschlusses zum Öffnen des Tintenreservoirs der Druckkartusche; eine Einrichtung zum Ersetzen des Verschlusses zum Schließen des Tintenreservoirs der Druckkartusche; und ein geschlossenes System zum Verschließen des Nachfülltintenreservoirs, der Tintenleitung und des Tintenreservoirs der Druckkartusche gegen Umgebungsdruck, so daß die Druckkartusche durch den Überdruck in dem Nachfülltintenreservoir nachfüllbar ist.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt das Einrichten einer Fluidverbindung zwischen einem Nachfülltintenreservoir und einem Tintenreservoir in einer Druckkartusche mit einer Tintenleitung; das Isolieren des Nachfülltintenreservoirs, des Reservoirs in der Druckkartusche und der Tintenleitung gegen Umgebungsdruck; und das Ausgleichen des Drucks, um dadurch Tinte von dem Nachfülltintenreservoir zu dem Tintenreservoir in der Druckkartusche zu übertragen, wobei das Nachfülltintenreservoir einen Druck aufweist, der größer ist als der Druck in dem Tintenreservoir in der Druckkartusche.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, die beispielhaft Grundsätze der Erfindung zeigen.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zum Nachfüllen von Druckkartuschen gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine geschnittene Seitenansicht entlang der Ebene 2-2 der Vorrichtung der Fig. 1; und
Fig. 3 bis 6 einschließlich zeigen geschnittene Seitenansichten der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung.
Einfach gesagt füllt die Vorrichtung eine Druckkartusche nach, die ein Vakuum in ihrem Tintenreservoir aufweist. Ein Nachfülltintenreservoir wird unter der Druckkartusche positioniert und mit dieser verbunden, um ein geschlossenes System zu bilden, das gegen Umgebungsdruck isoliert ist. Das Vakuum in der Druckkartusche zieht die Nachfülltinte nach oben und in das Reservoir. Die Vorrichtung ist vertikal dimensioniert, so daß die Druckkartusche bis zu ihrem Betriebsniveau nachgefüllt und auf ihren Betriebsunterdruck zurückgeführt wird.
In Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 12 allgemein eine Vorrichtung zum Nachfüllen von Druckkartuschen. Die Vorrichtung umfaßt eine Haltevorrichtung, wie einen Sockel 14, und eine Tintenbeladeanordnung 16. Auch in Fig. 1 gezeigt ist eine Druckkartusche 18. Die Druckkartusche umfaßt ein Tintenreservoir 19, Fig. 2, das durch einen Verschluß 20, Fig. 3, der die Form einer Kugel hat, verschlossen ist. Das Tintenreservoir hat einen Anfangsbetriebsdruck von etwa -50,8 mm bis -76,2 mm (-2 bis -3 Inch) Wasser und dann, wenn das Nachfüllen erforderlich ist, einen Druck von ungefähr -177,8 mm bis -228,6 mm (-7 bis -9 Inch) Wasser. Man sollte beachten, daß dann, wenn das Nachfüllen erforderlich ist, die Druckkartusche nicht leer ist und ausreichend Tinten enthält, um ein Vakuum aufrechtzuerhalten. Eine weitergehende Beschreibung von Druckkartuschen findet man in dem oben zitierten Hewlett-Packard Journal. Obwohl jede Druckkartusche mit den nötigen mechanischen Eigenschaften verwendet werden kann, ist vorgesehen, daß die Vorrichtung 12 vorzugsweise zum Nachfüllen von Druckkartuschen der Modelle 51640 und 51650 von Hewlett-Packard® verwendet wird, die von der Hewlett-Packard Company, Palo Alto, Californien, USA erhältlich sind.
Der Sockel 14, Fig. 1 und 2, umfaßt ein oberes Gehäuse 22 und ein unteres Gehäuse 24. Das obere und das untere Gehäuse sind rechteckig, haben einen hohlen Querschnitt, können ineinander einschnappen und enthalten einen Tintenbeutel 26, der mit Nachfülltinte 27 gefüllt ist. Die Gehäuse können getrennt werden, um den Tintenbeutel zu ersetzen, wenn er leer ist. Der Tintenbeutel ist ein verformbarer, verschlossener Polyethylenbehälter, der auf Atmosphärendruck liegt. Die Nachfülltinte hat im wesentlichen dieselbe Qualität und Art wie die Tinte, die ursprünglich von dem Hersteller der Druckkartusche geliefert wurde. Der Tintenbeutel endet in einer Tintenleitung 28 und einer mechanischen Kupplung 30 zum Ersetzen des Tintenbeutels. Die Leitung ist flexibel, und die Leitung und die Kupplung dichten das Tintenreservoir gegen Umgebungsdruck ab.
Der in Fig. 1 gezeigte Sockel 14 umfaßt einen Kartuschenwischer 34 zum Entfernen der aufgebauten Reststoffe auf dem Druckkopf (nicht gezeigt), die während des Betriebs der Druckkartusche 18 auftreten. Der Kartuschenwischer umfaßt ein Elastomerkissen 36 und mehrere Wischerkissen 38, die von einer Klemme 40 in dem Sockel gehalten werden. Das Elastomerkissen weist eine verformbare Oberfläche auf, die sich während des Wischens an die Form des Druckkopfes anpaßt. Die Wischerkissen bestehen aus einem absorbierenden Baumwollmedium und sind mit deionisiertem Wasser vorbenetzt. Jedes Wischerkissen ist in einer dampffesten geschützten Tasche enthalten, so daß vor dem Gebrauch das Wasser nicht verdampft. Die Tasche wird vor dem Gebrauch geöffnet.
Die Tintenzuführ- oder Beladeanordnung 16 der Fig. 2 umfaßt ein Gehäuse 42, das die Vorrichtung umgibt. Das Gehäuse hat ein Scharnier 44 und eine Zugangstür 45, Fig. 1, zum Inneren des Gehäuses. Innerhalb des Gehäuses 42, Fig. 2 und 3, liegt ein hohler Zylinder 48 mit einer Bohrung 49. Das distale Ende des Zylinders schafft eine Verbindung zu einer Nachfüllöffnung 50 und einem Verschluß oder einer Dichtung 51 an der Druckkartusche 18. Die Nachfüll-Öffnung wird von dem kugelförmigen Verschluß 20 und der Dichtung 51 in der Nachfüllöffnung abgedichtet. Der hohle Zylinder umfaßt ferner ein vertikales Magazin 53, das mehrere Ersatzverschlüsse 54 enthält. Das Magazin 53 ist durch einen entfernbaren Verschluß 55, der oben auf dem Magazin angeordnet ist, gegen Umgebungsdruck abgedichtet.
Die Verschlüsse werden in den Durchbruch in dem Zylinder geführt, wie in Fig. 2 gezeigt. Der hohle Zylinder weist zwei runde Flächen 56, 56' in seiner Bohrung 49 auf. Diese zwei Flächen liegen zu beiden Seiten der Einlaßöffnung 58 des hohlen Zylinders. Die Leitung 28 für den Tintenbeutel 26 verbindet die Einlaßöffnung und richtet eine Fluidverbindung zwischen dem Tintenbeutel und der Bohrung 49 des hohlen Zylinders ein.
Wie in Fig. 2 gezeigt, empfängt und führt der hohle Zylinder 48 einen länglichen Stössel 60, der die kugelförmigen Verschlüsse in der Nachfüllöffnung 50 der Druckkartusche verschiebt und plaziert. Der Stössel hat einen Griff 62 an einem distalen Ende, so daß er relativ zu dem hohlen Zylinder vor- und zurückbewegt werden kann. An dem anderen distalen Ende des Stössels befindet sich eine Leitung 64 in dem Stössel. Die Leitung steht über eine Seitenöffnung 66 und eine Endöffnung 67 mit der Bohrung des hohlen Zylinders in Verbindung. Wie in Fig. 4 gezeigt, kann die Seitenöffnung des Stössels in Fluidverbindung mit der Einlaßöffnung 58 des hohlen Zylinders gebracht werden. Wie auch unten beschrieben ist, kann die Endöffnung des Stössels in Fluidverbindung mit dem Tintenreservoir 19 der Druckkartusche gebracht werden. Die Stirnwand der Endöffnung 67 des Stössels weist eine konkave Spitze 70 auf, so daß sie an die Kugelform der Verschlüsse angepaßt ist.
Man sollte beachten, daß ein geschlossenes Tintenübertragungssystem, das gegen Umgebungsdruck abgeschlossen ist, zwischen dem Nachfülltintenreservoir 26 und dem Tintenreservoir 19 in der Druckkartusche 18 eingerichtet und aufrechterhalten wird. Dieses System wird von den Flächen 56, 56' an dem hohlen Zylinder 48, dem Verschluß 55 auf dem vertikalen Magazin 53 und der Dichtung 51 um die Nachfüllöffnung 50 der Druckkartusche verschlossen. Das System ist gegen Umgebungsdruck abgedichtet, so daß der Verschluß 20 einer Druckkartusche entfernt werden kann, das Reservoir der Druckkartusche mit Tinte nachgefüllt werden kann, ein Ersatzverschluß vor dem Stössel positioniert werden kann und durch diesen in der Druckkartusche plaziert werden kann und die Druckkartusche auf ihren Betriebsdruck zurückgeführt wird, während in dem System ein Vakuum aufrechterhalten wird. Zusätzlich wird von den Flächen 56, 56' an dem hohlen Zylinder 48, dem Verschluß 55 auf dem vertikalen Magazin 53 und der Dichtung 51 um die Nachfüllöffnung 50 der Druckkartusche auch eine abdichtbare Ladevorrichtung 72 zum Positionieren der Ersatzverschlüsse vor dem Stössel gebildet.
Man sollte ferner beachten, daß der Sockel 14 und die Tintenladeanordnung 16 als eine Haltevorrichtung dienen, so daß das Nachfülltintenreservoir, der Tintenbeutel 26, mit einem vorgegebenen Abstand unter dem Tintenreservoir 19 in der Druckkartusche 18 positioniert wird. Dieser Abstand wird empirisch ermittelt, so daß die Druckkartusche nach dem Nachfüllen auf ihren Betriebsdruck von etwa -50,88 mm bis -76,2 mm (-2 bis -3 Inch) Wasser zurückgeführt wird. Bei tatsächlich getesteten Ausführungsformen der Vorrichtung lag dieser Abstand zwischen etwa (2 bis 3 Inch) 50,8 mm bis 76,2 mm.
Der Betrieb der Vorrichtung ist in den Fig. 3 bis 6 einschließlich gezeigt. In Fig. 3 wurde die Dichtung 51 an der Nachfüllöffnung 50 der Druckkartusche 18 nach oben in Dichtkontakt mit der Tintenladeanordnung 16 gebracht. Der Druck in dem Tintenreservoir 19 der Druckkartusche 18 beträgt etwa -177,8 mm bis -228,6 mm (-7 bis -9 Inch) Wasser. Dieses Vakuum ist ausreichend, um Probleme mit der Druckqualität zu erzeugen und ein Nachfüllen der Kartusche notwendig zu machen. Wie oben erwähnt, befindet sich jedoch noch immer Tinte in der Kartusche. Der Druck des Tintenbeutels liegt auf Umgebungsdruck, obwohl der Beutel gegen Umgebungsdruck abgedichtet ist. Der ursprüngliche Kugelverschluß 20 für die Nachfüllöffnung 50 ist in der Seitenwand der Druckkartusche in seiner Position, und die Tintenleitung 28 und die Einlaßöffnung 58 sind durch die Stellung des Stössels 60 abgedichtet.
In Fig. 4 wird der Griff 62 des Stössels in den hohlen Zylinder 48 in Richtung der Druckkartusche 18 eingeführt. Die konkave Spitze 70 am distalen Ende des Stössels kommt mit dem Verschluß 20 in Kontakt und verschiebt diesen in das Tintenreservoir 19. Die Seitenöffnung 66 an dem Stössel wird in Fluidverbindung mit der Tintenleitung 28 und der Einlaßöffnung 58 gebracht. Diese Bewegung öffnet den Tintenströmungsweg von dem Tintenbeutel 26, durch die Leitung 64 des Stössels zum Tintenreservoir 19 in der Druckkartusche. Die Tinte strömt nach oben, weil der Druck in dem Tintenbeutel 26, dem Nachfüllreservoir, auf Umgebungsdruck und somit höher als in der Druckkartusche ist. Die Tintenströmung setzt sich fort, während sich der Druck in dem geschlossenen System ausgleicht, und endet, wenn die Kartusche auf ihr Betriebs-Tintenniveau zurückgebracht wurde und ihren Betriebsdruck von ungefähr -50,8 mm bis -76,2 mm (-2 bis -3 Inch) Wasser hat. Die vertikale Verschiebung des Tintenreservoirs 19 in der Druckkartusche über das Nachfülltintenreservoir 26, wie in Fig. 2 gezeigt, reduziert den Druck in dem geschlossenen Tintenübertragungssystem, so daß die Druckkartusche auf einen Betriebsdruck von weniger als Umgebungsdruck zurückgebracht wird.
Nachdem das Tintenübertragungssystem im Gleichgewichtszustand ist und die Druckkartusche auf ihren Betriebspegel und -druck nachgefüllt wurde, wird der Stössel 60 von der Druckkartusche zurückgezogen, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Ladevorrichtung 72 des Ersatzverschlusses 54 fällt in ihre Position vor dem Stössel, während der geschlossene Systemdruck aufrechterhalten wird. Die Einlaßöffnung 58 und die Tintenleitung 28 werden verschlossen, wenn die Seitenöffnung 66 an dem sich bewegenden Stössel durch die Fläche 56 in der Bohrung 49 des hohlen Zylinders 48 verschlossen wird.
Dann wird der Stössel 60 nach vorne in Richtung der Druckkartusche 18 bewegt, wie in Fig. 6 gezeigt. Diese Bewegung positioniert den Ersatzverschluß 54 in der Nachfüllöffnung 50 in der Seitenwand der Druckkartusche 18. Das Tintenreservoir 19 in der Druckkartusche wird dadurch auf seinem Betriebsdruck zwischen etwa -50,8 mm bis -76,2 mm (-2 bis -3 Inch) Wasser verschlossen. Danach wird die Druckkartusche aus der Vorrichtung entfernt und kann nach dem Nachfüllen nun verwendet werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Nachfüllen einer Druckkartusche mit Tinte, wobei die Druckkartusche vor dem Nachfüllen ein Tintenreservoir auf einem Druck von weniger als Umgebungsdruck aufweist, mit folgenden Merkmalen:

a) ein Nachfülltintenreservoir (26), das Tinte zum Nachfüllen enthält, wobei das Nachfülltintenreservoir einen Druck aufweist, der höher als der Druck des Tintenreservoirs (19) der Druckkartusche (18) ist;

b) eine Tintenleitung (28), die mit dem Nachfülltintenreservoir (26) verbunden und mit dem Tintenreservoir in der Druckkartusche (18) verbindbar ist;

c) mit der Einrichtung verbundene Mittel zum Öffnen des Tintenreservoirs (19) der Druckkartusche (18) und zum Einrichten einer Fluidverbindung zwischen dem Nachfülltintenreservoir (26) und dem Tintenreservoir der Druckkartusche über die Tintenleitung (/28);

d) mit der Einrichtung verbundene Mittel (24, 60) zum Schließen des Tintenreservoirs (19) der Druckkartusche (18); und

e) mit der Einrichtung verbundene Mittel (51, 55, 56, 56') zum dichten Verschließen des Nachfülltintenreservoirs (26), der Tintenleitung (28) und des Tintenreservoirs (19) der Druckkartusche (18) gegen den Umgebungsdruck, so daß eine Druckkartusche durch den Überdruck im Nachfülltintenreservoir (26) nachfüllbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Öffnen des Tintenreservoirs Mittel (60) zum Entfernen eines ersten Verschlusses (20) umfassen, und daß ein zweiter Verschluß (54) vorgesehen ist, um zum Verschließen des Tintenreservoirs (19) den ersten Verschluß (20) zu ersetzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Positionierhalterung für die Druckkartusche (18), so daß das Nachfülltintenreservoir (26) während des Nachfüllens mit ei nem vorgegebenen Abstand unter dem Tintenreservoir (19) in der Druckkartusche (18) angeordnet ist, so daß die Druckkartusche durch den Überdruck in dem Nachfülltintenreservoir, jedoch auf einem Betriebsdruck von weniger als Umgebungsdruck nachfüllbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das Tintenreservoir (19) einer Druckkartusche (18) vor dem Nachfüllen einen Druck zwischen etwa -19,9 bis -22,9 cm Wasser aufweist, der Druck in dem Nachfülltintenreservoir (26) etwa Umgebungsdruck beträgt und das Tintenreservoir (19) in der Druckkartusche nach dem Nachfüllen einen Druck von zwischen etwa -5,9 und -7,6 cm Wasser aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Mittel zum Schließen des Tintenreservoirs (19) der Druckkartusche (18) folgende Merkmale aufweisen:

- einen vor- und zurückbewegbaren Kolben (60) zum Entfernen und Wiedereinbringen von Verschlüssen (54) für das Tintenreservoir (19) in der Druckkartusche (18), während diese gegen den Umgebungsdruck abgedichtet bleibt;

- ein Magazin (53) für Ersatzverschlüsse (54); und

- eine abdichtbare Ladeeinrichtung (67, 70), die mit dem Kolben (60) und dem Magazin (53) verbunden ist, um die Verschlüsse (54) vor dem Kolben zu positionieren, während die Dichtung gegen den Umgebungsdruck aufrechterhalten wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit einem ersetzbaren Fluidbehälterwischer (34), der mit der Vorrichtung verbindbar ist, um die Druckkartusche (18) während des Nachfüllens zu reinigen.

7. Verfahren zum Nachfüllen einer Druckkartusche mit Tinte, wobei die Kartusche ein Tintenreservoir mit einem Druck, der vor dem Nachfüllen niedriger als der Umgebungsdruck ist, aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:

a) Entfernen eines Verschlusses (20) von dem Tintenreservoir (19) einer Druckkartusche zum Einrichten einer Fluidverbindung zwischen einem Nachfülltintenreservoir (26) und einem Tintenreservoir (19) in einer Druckkartusche (18) über eine Tintenleitung (28) unter Isolierung des Nachfülltintenreservoirs (26), des Reservoirs (19) in der Druckkartusche (18) und der Tintenleitung gegen den Umgehungsdruck:

b) Übertragen von Tinte von dem Nachfülltintenreservoir (26) zu dem Tintenreservoir (19) der Druckkartusche (18) dadurch, daß das Nachfülltintenreservoir einen höheren Druck hat als das Tintenreservoir in der Druckkartusche; und

c) Wiederverschließen des Tintenreservoirs mit einem Ersatzverschluß (54) für das Tintenreservoir, während es gegen den Umgebungsdruck isoliert bleibt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 mit den weiteren Verfahrensschritten:

a) Erzeugen des Drucks unter Verwendung eines Vakuums in dem Reservoir (19) in der Druckkartusche (18); und

b) Reduzieren des Drucks durch vertikales Verschieben der Druckkartusche (18) über das Nachfülltintenreservoir (26) um eine vorgegebene Strecke, so daß die Druckkartusche auf einen Betriebsdruck von weniger als Umgebungsdruck nachgefüllt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem das Tintenreservoir (19) in der Druckkartusche (18) vor dem Nachfüllen einen Druck von etwa zwischen -17,8 und -22,9 cm Wasser aufweist, der Druck in dem Nachfülltintenreservoir (26) etwa bei Umgebungsdruck liegt und das Tintenreservoir in der Druckkartusche nach dem Nachfüllen einen Druck zwischen etwa -5,1 und -7,6 cm Wasser beträgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9 mit den weiteren Verfahrensschritten: das Erzeugen und Aufrechterhalten eines Tintenübertragungssystems, das gegen Umgebungsdruck abgedichtet ist.