DE69800353T2

DE69800353T2 - Tintenbehälter mit an flexiblem Tintensack montierter induktiver Tintenpegelerfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69800353T2
Application number: DE69800353T
Authority: DE
Inventors: James M. Cameron; James E. Clark; Steven B. Elgee; Eric L. Gasvoda; Susan M. Hmelar; Pawlowski, Jr.; Juan-Antonio Sabate Saumell; Rhonda L. Wilson
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2018-02-28
Also published as: CN1203358A; JP4286340B2; ES2151302T3; JPH10337879A; KR100525872B1; US6164743A; CN1153049C; EP0882594B1; EP0882594A1; DE69800353D1; KR19990006631A

Description

Die offenbarte Erfindung bezieht sich auf Tintenstrahldrucksysteme, bei denen austauschbare Verbrauchsteile zur Anwendung kommen, die Tintenpatronen aufweisen, und insbesondere auf Vorrichtungen zum Einschätzen der Tintenmenge, die in einer Tintenpatrone verbleibt.
Die Tintenstrahldrucktechnik ist relativ gut entwickelt. Kommerzielle Produkte, wie z. B. Computerdrucker, Graphikplotter und Telekopiergeräte wurden mit einer Tintenstrahltechnologie versehen, um bedruckte Medien zu erzeugen. Im allgemeinen wird ein Tintenstrahlbild mit präziser Positionierung auf einem Printmedium aus Tintentropfen gebildet, die von einer tintentropfenerzeugenden Vorrichtung, die als Tintenstrahldruckkopf bekannt ist, ausgestoßen werden. Typischerweise wird ein Tintenstrahldruckkopf an einem beweglichen Schlitten getragen, der über der Oberfläche des Printmediums quert und gesteuert wird, um Tintentropfen zu bestimmten Zeiten infolge eines Befehls eines Mikrocomputers oder anderen Steuergeräten auszustoßen, wobei das Timing der Applikation von Tintentropfen zweckmäßigerweise einem Pixelmuster des zu druckenden Bildes entspricht.
Einige bekannte Drucker machen von einem Tintenbehälter Gebrauch, der von dem Druckkopf trennbar austauschbar ist. Wenn der Tintenbehälter geleert ist, wird er entfernt und durch einen neuen Tintenbehälter ersetzt. Die Verwendung von austauschbaren Tintenbehältern, die von dem Druckkopf getrennt sind, erlaubt Verbrauchern, den Tintenbehälter zu ersetzen, ohne den Druckkopf zu ersetzen. Der Druckkopf wird erst am oder gegen Ende der Lebensdauer des Druckkopfes ersetzt und nicht dann, wenn der Tintenbehälter ausgetauscht wird.
Ein Gesichtspunkt bei Tintenstrahldrucksystemen, bei denen Tintenbehälter zum Einsatz kommen, die von den Druckköpfen getrennt sind, ist die mangelnde Fähigkeit, das Ausgehen des Tintenvorrats für einen Tintenbehälter vorherzusehen. Bei derartigen Tintenstrahldrucksystemen ist es wichtig, dass das Drucken aufhört, wenn ein Tintenbehälter annähernd leer und nur eine kleine Menge Tinte zurückbleibt. Im übrigen kann ein Schaden an dem Druckkopf als Ergebnis einer Aktivierung ohne Tinte auftreten, und/oder es wird Zeit durch Betreiben eines Druckers verschwendet, ohne ein vollständig gedrucktes Bild zu erhalten, was insbesondere beim Drucken von großen Bildern, die häufig auf unbeaufsichtigte Weise auf teueren Medien gedruckt werden, Zeit in Anspruch nimmt.
Eine bekannte Methode zur Bestimmung vom verbleibenden Tintenvolumen umfasst ein Eintauchen von Elektroden in ein Tintenvolumen und ein Messen eines Widerstandsweges durch Tinte hindurch. Überlegungen hinsichtlich dieser Methode umfassen die Komplexität von in einem Tintenbehälter eingebrachten Elektroden und die Variation elektrischer Eigenschaften bei einer Tintenmischung.
Eine weitere bekannte Methode wird in der US-A-4 415 886 dargestellt, die ein zusammenlegbares Tintenreservoir offenbart, das mit Elektroden an sich gegenüberliegenden Seiten eines Tintensacks versehen ist. Ein Kondensator wird durch die Elektroden und dazwischen liegender Tinte gebildet. Die Menge verbleibender Tinte in dem Sack wird dadurch bestimmt, dass die elektrostatische Kapazität des Kondensators gemessen wird, welche abnimmt, wenn das Tintenvolumen abnimmt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Bei der Erfindung kommt im Allgemeinen ein Tintenpegelerfassungssystem zur Anwendung, welches folgende Komponenten umfasst: einen zusammenlegbaren Tintenbehälter, der eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, die sich gegenüberliegen; eine erste induktive Spule, die an der ersten Seite angebracht ist, wobei die erste induktive Spule einen ersten Spulenbereich sowie einen ersten und zweiten Anschluß aufweist; und eine zweite induktive Spule, die an der zweiten Seite angebracht ist, wobei die zweite induktive Spule einen zweiten Spulenbereich und einen ersten sowie einen zweiten Anschluß aufweist.
Entsprechend einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung ist der zweite Spulenbereich größer als der erste Spulenbereich.
Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfassen die erste und zweite Seite des Tintenbehälters relativ steife Bereiche in der Nachbarschaft der ersten und zweiten Spule.
Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist die Anzahl Wicklungen der zweiten Spule größer als die Anzahl Wicklungen der ersten Spule.
Entsprechend einem noch weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Druckgefäß vorgesehen, um die Außenseite des Tintenbehälters unter Druck zu setzen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Vorteile und Merkmale der offenbarten Erfindung werden vollständig von Fachleuten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit der Zeichnung gelesen werden, wobei:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Drucker/Plotter Systems ist, bei dem eine erfindungsgemäßer Tintenpegelabtastschaltung angewandt werden kann.
Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm ist, das die Hauptkomponenten einer der Druckpatronen des Drucker/Plotter-Systems nach Fig. 1 abbildet.
Fig. 3 ein schematisches Blockdiagramm ist, das auf eine vereinfachte Weise die Verbindung zwischen einem Tintenbehälter außerhalb des Schlittens, einer Luftdruckquelle und einer Druckpatrone auf dem Schlitten des Drucker/Plotter-Systems nach Fig. 1 darstellt.
Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm ist, das die Hauptkomponenten eines der Tintenbehälter des Drucker/Plotter-Systems nach Fig. 1 abbildet.
Fig. 5 eine vereinfachte isometrische Ansicht einer Implementierung des Drucker/Plotter- Systems nach Fig. 1 darstellt.
Fig. 6 eine schematische isometrische Explosionsansicht ist, die die Hauptkomponenten einer Implementierung eines der Tintenbehälter des Drucker/Plotter-Systems nach Fig. 1 darstellt, bei dem eine Tintenpegelabtastschaltung entsprechend der Erfindung zur Anwendung kommt.
Fig. 7 eine weitere schematische isometrische Explosionsansicht ist, die die Hauptkomponenten einer Implementierung eines der Tintenbehälter des Drucker/Plotter-Systems nach Fig. 1 darstellt, bei dem eine Tintenpegelabtastschaltung entsprechend der Erfindung zur Anwendung kommt.
Fig. 8 eine isometrische Explosionsansicht ist, die das Druckgefäß, ein zusammenlegbares Tintenreservoir, eine Tintenpegelabtastschaltung, Tintenreservoirversteifungselemente und ein Gehäuseteil des Tintenbehälters nach den Fig. 6 und 7 darstellt.
Fig. 9 eine schematische isometrische Ansicht ist, die den zusammenlegbaren Tintenreservoir, eine Tintenpegelabtastschaltung, Tintenreservoirversteifungselemente und ein Gehäuseteil des Tintenbehälters nach den Fig. 6 und 7 darstellt.
Fig. 10 eine Querschnittsansicht des Druckgefäßes, eines zusammenlegbaren Tintenreservoirs, einer Tintenpegelabtastschaltung, von Tintenreservoirversteifungselementen und eines Gehäuseteils des Tintenbehälters nach den Fig. 6 und 7 ist.
Fig. 11 eine Vorderansicht des zusammenlegbaren Tintenreservoirs, einer Tintenpegelabtastschaltung, von Tintenreservoirversteifungselementen und eines Gehäuseteils des Tintenbehälters nach den Fig. 6 und 7 mit dem zusammenlegbaren Tintenreservoir in einem flachen, entleerten Zustand ist.
Fig. 12 eine Seitenansicht des zusammenlegbaren Tintenreservoirs, einer Tintenpegelabtastschaltung, von Tintenreservoirversteifungselementen und eines Gehäuseteils des Tintenbehälters nach den Fig. 6 und 7 mit dem zusammenlegbaren Tintenreservoir in einem flachen, entleerten Zustand ist.
Fig. 13 eine schematische Draufsicht auf eine Implementierung der Tintenpegelabtastschaltung der Erfindung ist, wie sie in dem Tintenbehälter nach den Fig. 6 und 7 zur Anwendung kommt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG

In der folgenden detaillierten Beschreibung und in den einigen Figuren der Zeichnung werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern identifiziert.
Bezugnehmend auf Fig. 1 wird darin ein schematisches Blockdiagramm eines Druckers/Plotters 50 dargelegt, bei dem die Erfindung zur Anwendung kommen kann. Ein verfahrbarer (Scanning) Druckschlitten 52 hält eine Vielzahl von Druckpatronen 60 bis 66, die strömungstechnisch mit einer Tintenvorratsstation 100 gekoppelt sind, die die Druckpatronen 60 bis 66 mit unter Druck gesetzter Tinte versorgt. Beispielsweise umfasst jede Patrone 60 bis 66 einen Tintenstrahldruckkopf und einen integralen Druckkopfspeicher, wie schematisch in Fig. 2 für das vorliegende Beispiel der Druckpatrone 60 abgebildet ist, die einen Tintenstrahldruckkopf 60A und einen integralen Druckkopfspeicher 60B umfasst. Jede Druckpatrone weist ein strömungstechnisches Drosselventil auf, das öffnet und schließt, um einen geringen Manometerunterdruck in der Patrone aufrecht zu halten, der optimal für die Druckkopfleistung ist. An jede Patrone 60 bis 66 gelieferte Tinte wird unter Druck gesetzt, um die Effekte von dynamischen Drucktropfen zu reduzieren.
Die Tintenversorgungsstation 100 besitzt Behältnisse oder Fächer zum Aufnehmen von Tintenbehältern 110 bis 116, die jeweils entsprechenden Druckpatronen 60 bis 66 zugeordnet und mit ihnen strömungstechnisch verbunden sind. Jeder Tintenbehälter 110 bis 114 umfaßt ein zusammenlegbares Tintenreservoir, wie z. B. ein zusammenlegbares Tintenreservoir 110A, der von einer Luftdruckkammer 110B umgeben ist. Eine Luftdruckquelle oder Pumpe 70 steht mit der Luftdruckkammer in Verbindung, um den zusammenlegbaren Tintenbehälter unter Druck zu setzen. Zum Beispiel versorgt eine Druckpumpe alle Tintenbehälter in dem System mit Druckluft. Unter Druck gesetzte Tinte wird an die Druckpatronen über einen Durchflussweg geliefert, der z. B. entsprechende flexible Kunststoffröhren umfasst, die die Tintenbehälter I 10 bis 116 und die jeweiligen zugeordneten Druckpatronen 60 bis 66 verbinden.
Fig. 3 ist eine vereinfachte schematische Ansicht, die die Druckquelle 70, die Druckpatrone 66 und das zusammenlegbare Tintenreservoir 110a und die Druckkammer 110B darstellt. Bei Leerlaufzeiten kann der in der Druckkammer 110B (die durch ein Druckgefäß definiert ist, wie spezieller hier beschrieben wird) herrschende Druck abgesenkt werden. Ebenso werden die Tintenbehälter 110 bis 116 während der Anlieferung nicht unter Druck gesetzt.
Beispielsweise umfasst jeder Tintenbehälter 110 bis 116 ein Tintenreservoir, eine Tintenpegelabtastschaltung und einen integralen Tintenpatronenspeicher, wie schematisch in Fig. 4 als repräsentatives Beispiel des Tintenbehälters 110 abgebildet ist, der insbesondere das Tintenreservoir 110A, eine Tintenpegelabtastschaltung 11ºC und einen integralen Tintenpatronenspeicher 110D umfasst.
Weiterhin bezugnehmend auf Fig. 1 werden der verfahrbare Druckschlitten 52, die Druckpatronen 60 bis 66 und die Tintenbehälter 110 bis 114 elektrisch mit einem Drucker- Mikroprozessor-Regler 80 verbunden, der Druckerelektronikkomponenten und Firmware umfasst, um verschiedenartige Druckerflänktionen zu regeln, einschließlich eine Analog/Digital- Umwandlungsschalttechnik zum Umwandeln der Ausgangssignale der Tintenpegelabtastschaltungen des Tintenbehälters 110 bis 116. Der Regler 80 regelt somit das Abtastschlittenantriebssystem und die Druckköpfe an dem Druckschlitten, um nacheinander die Druckköpfe zu erregen, Tintentröpfchen zu erzeugen, die auf geregelte Weise auf das Printmedium 40 ausgeworfen werden. Ferner schätzt der Druckerregler 80 kontinuierlich das verbleibende Tintenvolumen in jedem Tintenbehälter 110 bis 114 mit einer erfindungsgemäßen Tintenpegelabtastschaltung, die in jedem Tintenbehälter zum Einsatz kommt.
Ein Hostrechner 82, der einen CPU 82A und einen Softwaredruckertreiber 82B umfasst, ist mit dem Druckerregler 82 verbunden. Zum Beispiel umfasst der Hostrechner 82 einen Personal Computer, der sich extern zum Drucker 50 befindet. Ein Monitor 84 ist mit dem Hostrechner verbunden und wird verwendet, um verschiedene Nachrichten anzuzeigen, die den Zustand des Tintenstrahldruckers anzeigen. Alternativ dazu kann der Drucker für selbständigen Betrieb oder einer Netzwerkoperation konfiguriert werden, wobei Nachrichten an einem Frontfeld eines Druckers angezeigt werden.
Fig. 5 zeigt in einer isometrischen Ansicht eine beispielhafte Form eines Großformat- Druckers/Plotters, bei dem die Erfindung angewendet werden kann, wobei vier ungeführte Tintenbehälter 110, 112, 114, 116 in Position in einer Tintenversorgungsstation gezeigt sind. Der Drucker/Plotter nach Fig. 5 umfaßt ein Gehäuse 54, ein vorderseitiges Steuerfeld 56, das mit Anwendersteuerschaltern versehen ist, und einen Medienausgabeschlitz 58. Während dieser beispielhafte Drucker/Plotter von einer Medienrolle versorgt wird, sollte erkannt sein, dass auch alternative Blattzuführungsmechanismen verwendet werden können.
Nun bezugnehmend auf die Fig. 6 bis 13 wird eine spezifische Implementierung eines Tintenbehälters 200 schematisch dargestellt, der eine Tintenpegelabtastschaltung entsprechend der Erfindung aufweist und der bei jedem Tintenbehälter 110 bis 116 implementiert werden kann, die strukturell im wesentlichen identisch sind.
Wie in den Fig. 6 bis 7 dargestellt ist, umfasst der Tintenbehälter 200 im allgemeinen ein Druckgefäß 1102, ein Gehäuseteil 1120, das am Halsbereich 1102A an einem vorderen Ende des Druckgefäßes 1102 angebracht ist, eine vordere Endkappe 1104, die an dem vorderen Ende des Druckgefäßes angebracht ist, und eine hintere Endkappe 1106, die an dem hinteren Ende des Druckgefäßes 1102 angebracht ist.
Wie insbesondere in den Fig. 8 bis 10 dargestellt ist, umfasst der Tintenbehälter 200 einen zusammenlegbaren Tintensack oder -reservoir, der innerhalb des Druckgefäßes 11 OZ angeordnet ist, und eine Tintenpegelabtast-(ILS)-Schaltung 1170, die an dem zusammenlegbaren Tintenreservoir 114 angebracht ist. Das zusammenlegbare Tintenreservoir 114 ist dichtend an einem Kielabschnitt 1292 des Gehäuses 1120 angebracht, der das Innere des Druckgefäßes 1102 von der außenseitigen Atmosphäre dichtet, wobei für einen Lufteinlaß 1108 in das Innere des Druckgefäßes 1102, eine Tintenauslassöffnung 1110 für in dem Tintenreservoir 114 enthaltene Tinte und einen Leitweg für leitende Bahnen zwischen dem Tintenpegelabtastschaltkreis 1170 und außen zugänglichen Kontaktanschlussflächen gesorgt wird, die an dem Gehäuseteil angeordnet sind. Das Gehäuse 1120 ist an der Öffnung des Halsbereichs 1102A des Druckgefäßes 1102 beispielsweise mit Hilfe eines ringförmigen Crimpringes 1280 gesichert, der mit einem oberen Flansch des Druckgefäßes und einem vorspringenden Flansch des Gehäuseteils im Eingriff steht. Ein Druckdichtungs-O-Ring 1152, der passend in einer umlaufenden Nut am Gehäuse 1120 eingefaßt ist, steht mit der Innenseitenoberfläche des Halsbereichs 1102A des Druckgefäßes 1102 in Kontakt.
Das zusammenlegbare Tintenreservoir 114 umfaßt insbesondere einen gefalteten Sack, der gegenüberliegende Wände oder Seiten 1114, 1116 aufweist, und die Tintenpegelabtastschaltung 1170 umfaßt insbesondere eine erste und zweite, im wesentlichen flache, induktive Spiralspule 1130, 1132, die an gegenüberliegenden Seiten 1114, 1116 angeordnet sind.
Bei einem beispielhaften Aufbau ist eine ausgedehnte Fläche aus Sackmaterial derart gefaltet, dass gegenüberliegende laterale Kanten der Fläche sich überlappen oder aneinander gebracht werden, wobei ein langgestreckter Zylinder gebildet wird. Die seitlichen Kanten werden miteinander dichtend verbunden, und die Falten sind bei der sich ergebenden Struktur im allgemeinen mit der Dichtung der lateralen Kanten ausgerichtet. Das untere oder nicht befüllte Ende des Sacks ist durch Heißsiegeln der gefalteten Struktur entlang einer Naht quer zur Dichtung der lateralen Kanten gebildet. Das obere oder befüllte Ende des Tintenreservoirs ist ähnlich gebildet, wobei für den Sack eine Öffnung belassen wird, um an dem Kielabschnitt 1292 des Gehäuses 1120 dichtend angebracht zu werden. Im Wege eines spezifischen Beispiels wird der Tintenreservoirsack an dem Kielabschnitt 1292 durch Heißvernietung angebracht.
Aus Zuordnungsgründen weist das Tintenreservoir 114 eine Längsachse auf, die sich vom befüllten Ende zum nicht befüllten Ende erstreckt und parallel zur Achse der Tintenauslassöffnung 1110 ist.
Versteifungselemente 1134, 1136 sind an gegenüberliegenden Seiten 1114, 1116 über den flachen induktiven Spiralspulen 1130, 1132 angeordnet, um eine vorhersehbarere, konsistente und wiederholbare Zusammenlegung des Tintenreservoirs 114 zu ermöglichen, wenn die darin enthaltene Tinte verbraucht ist, um die Spulen zueinander parallel zu halten, wenn die Tintenreservoirwände sich zueinander zusammenlegen, während das verbleibende Tintenvolumen in dem Bereich ist, über dem die Tintenpegelabtastschaltung aktiv ist, und um ein Beulen des Tintenreservoirs in dem Bereich zwischen den Spulen und dem Abschnitt des Tintenreservoirs zu verringern, der an dem Kielabschnitt 1292 angebracht ist. Das Halten der Spulen parallel zueinander über einen Zusammenfallbereich für einen vorhersehbareren, wiederholbaren und konsistenten Zusammenfall erlaubt ein genaueres Erfassen von Tinte, die in dem Reservoir in der Nachbarschaft der versteifenden Elemente 1134, 1136 verbleibt. Eine Druckbeaufschlagung innerhalb des Druckgefäßes sorgt auch für einen vorhersehbareren und konsistenten Zusammenfall des Tintenreservoirs mit oder ohne den versteifenden Elementen 1134, 1136.
Die Aussteifungen erstrecken sich im allgemeinen über Wandbereiche 1114, 1116, die flach gedrückt werden können, wenn das Tintenreservoir leer und entleert ist, wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist. Auf diese Weise erstreckt sich beispielsweise jede Aussteifung 1134, 1136 lateral über die Wand, an die sie angebracht ist, und umfasst einen Ausschnitt 1134A, 1136A, der einen Freiraum für Falten, Erhebungen oder Knitterungen in den Wänden 1114, 1116 liefert, die durch den Kielabschnitt 1292 und das Anbringen des Tintenreservoirs an dem Kielabschnitt 1292 verursacht werden. Jede Aussteifung erstreckt sich ferner längs von dem befüllten Ende des Tintenreservoirs an eine Stelle geringfügig hinter der Seite der Spule, die weg von dem befüllten Ende des Tintenreservoirs liegt. Das Begrenzen der Ausdehnung der Aussteifung von dem befüllten Ende des Tintenreservoirs erlaubt dem nichtbefühlten Ende des Tintenreservoirs einzuknicken, wenn das Tintenreservoir zusammen fällt. Auf diese Weise verringern die versteifenden Elemente das Einknicken der Wände 1114, 1116 zwischen den Spulen und dem befüllten Ende des Tintenreservoirs und ermöglichen ein Einknicken des nichtbefüllten Endes des Tintenreservoirs.
Für die besondere Implementierung, wobei die das Tintenreservoir aufweisende Baugruppe, die Tintenpegelabtastschaltung und die versteifenden Elemente verbogen und bei Betrachtung entlang der Längsachse des Tintenreservoirs in eine C-förmige Konfiguration für das Einsetzen in das Druckgefäß eingerollt werden müssen, sind die versteifenden Elemente 1134, 1136 vorzugsweise flache, elastisch verformbare, steife Platten, die in die flache Konfiguration beim Fehlen der Vorlastkraft zurückkehrt, die aufgebracht wird, um die versteifenden Elemente für das Einsetzen in das Druckgefäß zu biegen. Mit anderen Worten sind die versteifenden Elemente steif und noch ausreichend elastisch, um nicht permanent durch das Einrollen verformt zu bleiben, das für das Einsetzen in das Druckgefäß notwendig ist. Als illustratives Beispiel umfassen die versteifenden Elemente relativ dünne (z. B..0005 Inches) Polyethylen-Terephthalat-(PET)-Platten.
Die versteifenden Elemente wirken effektiv mit den Wänden des Tintenreservoirs zusammen, um Wandabschnitte von erhöhter Steifheit zu bilden, deren Zusammenfall mit Tintenentleerung konsistent und wiederholbar ist, und es sollte erkannt sein, dass Bereiche an gegenüberliegenden Wänden 1114, 1116 des Tintenreservoirs als Abschnitte mit erhöhter Steifheit gebildet sein können, wobei in diesem Fall die versteifenden Elemente 1134, 1136 weggelassen werden können.
Jede Spiralspule 1130, 1132 kann eine kontinuierlich gebogene Wicklung mit einem Umfang umfassen, der im allgemeinen durch einen konischen Abschnitt definiert ist, wie z. B. einen Kreis oder eine Ellipse, oder jede spiralförmige Spule kann eine segmentierte Wicklung umfassen, die aus seriell verbundenen Segmenten mit einem Umfang besteht, der im allgemeinen als Vieleck, wie z. B. einem Rechteck, definiert ist. Die Spiralspulen 1130, 1132 werden vorzugsweise derart positioniert, dass die durch ihre geometrischen Mitten gebildete Linie orthogonal zu den Ebenen der Spulen ist, wenn die Ebenen der Spulen parallel sind und wenn das Tintenreservoir flach und ohne Tinte ist. Mit anderen Worten werden die spiralförmigen Spulen 1130, 1132 derart positioniert, dass ihre geometrischen Mitten im wesentlichen spiegelbildlich zueinander an den Wänden 1114, 1116 liegen. Bei Gebrauch ist der Behälter 200 vorzugsweise um seine Längsachse rotationssymmetrisch positioniert, die sich zwischen dessen offenen Ende und dem gegenüberliegenden geschlossenen Ende erstreckt, so dass die Ebenen der Spulen vertikal sind.
Die Bereiche der versteifenden Elemente 1134, 1136 (oder steife Bereiche) sind vorzugsweise größer als die Bereiche der jeweiligen benachbarten Spulen 1130, 1132. Ebenso sind die Bereiche der Spulen 1130, 1132 jeweils in den Bereichen der jeweils benachbarten, versteifenden Elementen 1134, 1136 (oder steifen Bereichen) enthalten.
Während der offenbarte Tintenbehälter 200 vorzugsweise eine Druckbeaufschlagung erfährt, kann der Tintenpegelabtastschaltkreis 1170 ohne Druckbeaufschlagung verwendet werden.
Wie schematisch in Fig. 13 illustriert ist, ist die Tintenpegelabtastschaltung 1170 z. B. als eine flexible Schaltung implementiert, wobei die flachen Spulen 1130, 1132 und zugeordnete, leitende Elemente, über die die flachen Spulen elektrisch erreicht werden können, auf lamellare Weise zwischen einem ersten und zweiten flachen, unitären, flexiblen Substrat angeordnet sind. Insbesondere umfasst die Tintenpegelabtastschaltung ferner konduktive Leitungen 1142A, 1142B, die sich zwischen der flachen Spule 1130 und von außen zugänglichen Kontaktanschlussstellen 1138A, 1138B erstrecken; und konduktive Leitungen 1144A, 1144B, die sich zwischen der flachen Spule 1132 und außen erreichbaren Kontaktanschlussstellen 1140A, 1140B erstrecken. Die eben genannten Kontaktanschlussstellen sind durch entsprechende Öffnungen in dem geeigneten flexiblen Substrat der flexiblen Schaltung freigelegt und von außen derart zugänglich, dass sie konduktiv mit außerhalb des Tintenbehälters 200 liegenden Kontaktelementen in Kontakt gebracht werden können.
Die von außen zugänglichen Kontaktanschlußstellen der Tintenpegelabtastschaltung sind geeigneter Weise an der Außenseite des Gehäuses 1120 angeordnet, und die konduktiven Leitungen erstrecken sich im allgemeinen längs in dem Druckgefäß 1102 von dem Gehäuse 1120 zu den Spulen 1130, 1132. Abschnitte von den konduktiven Leitungen und zugehörige Abschnitte der flexiblen Substrate der Tintenpegelabtastschaltung 1170 verlaufen an der Außenseitenoberfläche des Gehäuses zwischen dem O-Ring 1152 und einer solchen Außenseitenoberfläche. Eine auf geeignete Weise isolierte Drahtbrücke 1174 ist mit der konduktiven Leitung 1142A und dem Zentrum der flachen Spule 1130 gekoppelt, wobei eine auf geeignete Weise isolierte Drahtbrücke 1176 mit der konduktiven Leitung 1144A und dem Zentrum der flachen Spule 1132 gekoppelt ist.
Die Tintenpegelabtastschaltung umfasst ferner Tintenleckdetektoren, die mit leitfähigen Tintenleckabtastanschlussstellen 1180, 1182 versehen sind, die jeweils in Nachbarschaft zu den Spulen 1130, 1132 angeordnet und jeweils mit konduktiven Leitungen 1142B 1144B verbun.- den sind. Die Tintenleckanschlussstellen 1180, 1182 werden durch Öffnungen in dem nach außen weisenden flexiblen Substrat der flexiblen Tintenabtastschaltung freigelegt und werden nicht von den versteifenden Elementen 1134, 1136 verdeckt, um in Kontakt mit jeder Tinte zu gelangen, die sich in dem Druckgefäß 1102 als Folge eines Tintenlecks sammelt. Ein Tintenleck, was auf einen Bruch des Tintenreservoirs hindeutet, wird z. B. erfasst, indem eine Spannung zwischen der Kontaktanschlussstelle 1138B und einem Referenzpotential aufgebracht wird, und die Spannung zwischen der Kontaktanschlussstelle 1140B und dem Referenzpotential gemessen wird. Falls die Tintenleckkontakte 1180, 1182 in Tinte eingetaucht sind, würde dann die Kontaktanschlussstelle 1140B eine Nicht-Null-Volt-Spannung aufweisen; anderenfalls würde die Kontaktanschlussstelle 1140B eine Null-Volt-Spannung aufweisen. Die Tintenleckkontaktanschlussstellen 1180, 1182 sind vorzugsweise rotationssymmetrisch relativ zu den Spulen 1130, 1132 positioniert, um in Vorderansicht niedrig zu sein, wenn der Tintenbehälter in seiner vorgesehenen eingebauten Position ist.
Beispielsweise sind die Spulenabschnitte und Kontaktabschnitte der flexiblen Schaltung, die die Tintenpegelabtastschaltung 1170 umfaßt, an den Wänden 1114, 1116 und an dem Gehäuse 1120 mit druckempfindlichem Klebstoff angebracht.
Ein Speicherchipgehäuse 1206 ist ebenfalls von dem Gehäuse 1120 getragen, z. B. zwischen Paaren von von außen erreichbaren Tintenpegelabtastschaltung-Kontaktanschlußstellen 1138A, 1138B und 1140A, 1140B. Beispielsweise umfasst das Speicherchipgehäuse Speicherzugangskontakte, die mit einem Druckregler 82 in Verbindung stehen, wenn der Tintenbehälter 200 in der Druckvorrichtung 50 installiert ist, wie auch die extern erreichbaren Tintenpegelabtastschaltung-Kontaktanschlußstellen 1138A, 1138B, 1140A, 1140B.
Im Betrieb funktionieren die Spulen 1130, 1132 als ein kontaktloser induktiver Wandler, der indirekt die Menge Tinte in dem Tintenreservoir wahrnimmt, in dem der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Wänden 1114, 1116 erfaßt wird, die aufeinander zufallen, wenn der Tintenvorrat zur Neige geht. Ein Adaptivsteuerungserregungssignal wird durch eine Spule (die als Eingangsspule betrachtet wird) geschickt, die eine Spannung in der anderen Spule (die als Ausgangsspule betrachtet wird) induziert, dessen Größe ansteigt; sobald der Abstand abnimmt. Die Spannungsänderung in der Ausgangsspule resultiert aus der Änderung in der wechselseitigen Iduktivität der Spulen mit der Änderung des Abstandes zwischen den Spulen. Die von der Ausgangsspule gelieferte Ausgabespannung ist ohne weiteres mit einem entsprechenden Tintenvolumen, z. B. mit Hilfe von in dem Tintebehälterspeicher gespeicherten Werten, in Beziehung zu setzen.
Vorzugsweise werden die Spulen 1130, 1132 in Bereichen des Tintenbehälters positioniert, die sich einen vorhersehbaren, konsistenten und wiederholbaren Zusammenfall unterwerfen. Ferner sind die Spulen 1130, 1132 derart positioniert, dass die Tintenpegelabtastschaltung 1170 über einer gewünschten Tintenvolumenmarke aktiv ist. Falls z. B. es gewünscht ist, dass die Tintenpegelabtastschaltung über einer Tintenvolumenmarke aktiv ist, die in der unteren Hälfte des verfügbaren Tintenvolumens liegt, und wobei das befüllte Ende des Gehäuses oder das befüllte Ende des Behälters in der Vorderansicht niedriger als das gegenüberliegenden Ende liegt, wenn sich der Behälter in seiner eingebauten Position befindet, werden die spiralförmigen Spulen 1130, 1132 näher an den Tintenauslaß 1110 z. B. zwischen dem befüllten Ende des Behälters positioniert, das an dem Gehäuse 1120 und in der Mitte zwischen dem befüllten Ende des Tintenreservoirs und dem gegenüberliegenden Ende angebracht ist. Beispielsweise kann der Tintenbehälter 200 eingebaut werden, wobei die Längsachse des Behälters relativ zur Horizontalen um einen Winkel im Bereich von 5 bis 30º geneigt ist, so dass das Gehäuse in Vorderansicht niedriger als das Gegenstück des Tintenbehälters liegt, und wobei der Tintenbehälter rotationssymmetrisch in einer Rotationsposition um die Längsachse angeordnet ist, so dass die Ebenen der Tintenpegelabtastspulen vertikal sind.
Ebenso können die Spulen aus Installationsgründen geringfügig aus der lateralen Mitte verschoben positioniert sein (wobei die laterale Richtung senkrecht zur Längsrichtung ist), wobei die Längsachse des Tintenreservoirs horizontaler als vertikal liegt. Beispielsweise zur Installation, wobei die Längsachse des Tintenreservoirs ungefähr 15º relativ zur Horizontalen liegt, wobei das befüllte Ende des Reservoirs niedriger als das nicht befüllte Ende liegt, können die Tintenpegelabtastspulen versetzt werden und zwar gegebenenfalls in eine Richtung zur in Vorderansicht höher liegenden Kante der Wände 1114, 1116 um beispielsweise ungefähr 4º, wodurch die Spulen in der installierten Position relativ zur Längsachse des Tintenreservoirs nach oben geneigt sind.
In einem weiteren illustrativen Beispiel, wobei die relative Anzahl der Wicklungen der Spulen nicht begrenzt ist, ist der Spulenbereich der Spule 1132, als Ausgangsspule, in wenigstens einer Richtung größer als der Spulenbereich der Spule 1130, als Eingangsspule, und nicht kleiner als der Spulenbereich der Spule 1130 in jeglicher Richtung, so dass, falls der Ausgabenspulenbereich und der Eingabenspulenbereich übereinander liegend würden, der Ausgangsspulenbereich vollständig den Eingabenspulenbereich überlappen und sich über den Eingangsspulenbereich hinaus in wenigstens einer Richtung erstrecken würde, wobei der Spulenbereich einer Spule der Bereich ist, der von den Wicklungen der Spule und dem Abstand zwischen benachbarten Wicklungen eingenommen wird. Ein Spulenbereich kann auch als Bereich betrachtet werden, der durch den Umfang einer Spule begrenzt ist. Mit anderen Worten kann der Eingabenspulenbereich vollständig innerhalb des Ausgabenspulenbereichs liegen, falls solche Bereiche übereinander gelegt werden würden. Zum Beispiel können der Ausgabenspulen- und Eingabenspulenbereich ähnlich geformt sein (d. h. die die gleiche Form aufweisen), und der Ausgangsspulenbereich würde größer sein. Im Falle des besonderen Beispiels von im allgemeinen kreisförmigen Spulen weist der Spulenbereich der Ausgangsspule einen Radius auf, der größer als der Radius des Spulenbereichs der Eingangsspule ist. Im Falle eines weiteren besonderen Beispiels von im allgemeinen rechtwinkligen Spulen würde der Ausgangsspulenbereich eine Breite umfassen, die größer als die Breite der Eingangsspule ist, und eine Länge, die größer oder gleich der Länge der Eingangsspule ist. Ferner liegt der Eingangsspulenbereich vollständig innerhalb des Ausgabenspulenbereichs, der größer als der Eingabenspulenbereich in wenigstens einer Dimension oder Richtung ist.
In einem weiteren Beispiel umfasst die Spule 1132, als Ausgangsspule, eine größere Anzahl Windungen als die Spule 1130, als Eingangsspule, ohne Begrenzung, was die relativen Bereich der Spulen betrifft.
Ein größerer Ausgangsspulenbereich, der vollständig den Eingangsspulenbereich enthält und sich über den Ausgangsspulenbereich in wenigstens eine Richtung hinaus erstreckt, erhöht die Ausrichtungstoleranz zwischen den Spulen 1130, 1132 in wenigstens einer Richtung, was eine einfachere Herstellung ermöglicht. Eine größerer Anzahl Wicklungen bei der Ausgangsspule erhöht das Spannungsniveau der Spulenausgaben, was die Genauigkeit des Erfassens des Tintenvolumens erhöht.
Das Vorstehende ist somit eine Offenbarung einer Tintenpegelerfassungsvorrichtung, die eine genaue und zuverlässige Tintenpegelinformation liefert und vorteilhafter Weise Tintenkontakt vermeidet.

Claims

1. Tintenpegelerfassungssystem, mit

einem zusammenlegbaren Tintenreservoir (114), das eine erste Seite (1114) und eine zweite Seite (1116) aufweist, die sich gegenüberliegen;

einer ersten induktiven Spule (1130), die an der ersten Seite angebracht ist, wobei die erste induktive Spule einen ersten Spulenbereich, einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist; und

einer zweiten induktiven Spule (1132), die an der zweiten Seite angebracht ist, wobei die zweite induktive Spule einen zweiten Spulenbereich und einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist;

wobei der zweite Spulenbereich größer ist als der erste Spulenbereich und den ersten Spulenbereich vollständig enthält.

2. Tintenpegelerfassungssystem, mit

einem zusammenlegbaren Tintenreservoir (114) mit einer ersten Seite (1114) und einer zweiten Seite (1116), die sich gegenüberliegen;

einer ersten induktiven Spule (1130), die an der ersten Seite angebracht ist, wobei die erste induktive Spule einen ersten Spulenbereich und eine erste Anzahl Wicklungen aufweist; und

einer zweiten induktiven Spule (1132), die an der zweiten Seite angebracht wird, wobei die zweite induktive Spule einen zweiten Spulenbereich und eine zweite Anzahl Wicklungen aufweist;

wobei die zweite Wicklungsanzahl größer ist als die erste Wicklungsanzahl.

3. Tintenpegelerfassungssystem, mit

einem zusammenlegbaren Tintenreservoir (114), das eine erste Seite (1114) und eine zweite Seite (1116) aufweist, welche sich gegenüberliegen;

einer ersten induktiven Spule (1130), die an der ersten Seite angebracht ist, wobei die erste induktive Spule einen ersten Spulenbereich, einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist;

einer zweiten induktiven Spule (1132), die an der zweiten Seite angebracht ist, wobei die zweite induktive Spule einen zweiten Spulenbereich, einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist; und

ein Druckgefäß (1102), das das zusammenlegbare Tintenreservoir einschließt.

4. Tintenpegelerfassungssystem, mit

einer zweiten induktiven Spule (1132), die an der zweiten Seite angebracht ist, wobei die zweite induktive Spule einen zweiten Spulenbereich, einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist;

wobei die erste Seite einen ersten Bereich erhöhter Steifigkeit (1134) in der Nachbarschaft der ersten induktiven Spule aufweist; und

die zweite Seite einen zweiten Bereich erhöhter Steifigkeit (1136) in der Nachbarschaft der zweiten induktiven Spule aufweist.

5. Tintenpegelerfassungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die erste Seite einen ersten Bereich erhöhter Steifigkeit (1134) in der Nachbarschaft der ersten induktiven Spule aufweist; und die zweite Seite einen zweiten Bereich erhöhter Steifigkeit (1136) in der Nachbarschaft der zweiten induktiven Spule aufweist.

6. Tintenpegelerfassungssystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei der erste Bereich erhöhter Steifigkeit eine Zone aufweist, die größer ist als der erste Spulenbereich, und der zweite Bereich erhöhter Steifigkeit eine Zone aufweist, die größer ist als der zweite Spulenbereich.

7. Tintenpegelerfassungssystem nach Anspruch 4 oder 5, wobei der erste Bereich erhöhter Steifigkeit ein erstes Versteifungselement aufweist und der zweite Bereich erhöhter Steifigkeit ein zweites Versteifungselement aufweist.

8. Tintenpegelerfassungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die erste induktive Spule eine erste Wicklungsanzahl und die zweite induktive Spule eine zweite Wicklungsanzahl aufweisen, wobei die zweite Wicklungsanzahl größer ist als die erste Wicklungsanzahl.

9. Tintenpegelerfassungssystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die erste induktive Spule und die zweite induktive Spule leitende Bahnen auf einem flexiblen Substrat umfassen.

10. Tintenpegelerfassungssystem nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, mit einem ersten Tintenleckerfassungsfeld, das mit dem ersten oder mit dem zweiten Anschluß der ersten induktiven Spule elektrisch verbunden ist; und

einem zweiten Tintenleckerfassungsfeld, das mit dem ersten oder dem zweiten Anschluß der zweiten induktiven Spule verbunden ist.