BR112017025454B1

BR112017025454B1 - Cartucho de jato de tinta compreendendo um reservatório de tinta com sistema de contrapressão

Info

Publication number: BR112017025454B1
Application number: BR112017025454-9A
Authority: BR
Inventors: Silvano Tori
Original assignee: Sicpa Holding Sa
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2022-10-04
Also published as: MY187433A; KR102560001B1; CN107683210A; US20180319173A1; KR20180013913A; WO2016188653A1; JP2018515368A; AU2016268832A1; BR112017025454A2; RU2017139505A3; MX2017015172A; CA2983883C; IL255205A0; EP3302983B1; UA122690C2; AU2016268832B2; CN107683210B; RU2017139505A; IL255205B; CA2983883A1

Abstract

A presente invenção provê um reservatório de tinta (5) incluindo uma interface de abastecimento de tinta (2), um duto (3) formando uma conexão entre o reservatório de tinta (5) e a interface de abastecimento de tinta (2) e um sistema de contrapressão. O sistema de contrapressão compreende um membro fibroso anisotrópico (9) para reter tinta à base de solvente localizada dentro do reservatório de tinta (5), em que o membro fibroso (9) é estabelecido por uma pluralidade de fibras (8). Pelo menos algumas das fibras ficam voltadas de frente para o duto (3) levando à interface de abastecimento de tinta (2).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A invenção diz respeito a um reservatório de tinta para uma impressora, particularmente um sistema de contrapressão de um reservatório de tinta que contém tinta à base de solvente e um cartucho de jato de tinta compreendendo tal reservatório.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA

[0002] O controle preciso da tinta fluindo para fora de um cartucho de jato de tinta é um dos pré-requisitos essenciais para se alcançar uma alta qualidade de impressões com uma impressora jato de tinta. Um sistema que ajuda a fornecer esta quantidade de controle do fluxo de tinta é o sistema de contrapressão, o que cria uma pressão negativa dentro do reservatório de tinta. A pressão negativa no reservatório de tinta impede qualquer vazamento não-intencional de tinta. Caso contrário, esse vazamento pode ocorrer quando o cabeçote de impressão usando a tinta está ocioso ou o reservatório de tinta está exposto a súbitas acelerações.

[0003] Um sistema de contrapressão conhecido na técnica utiliza uma espuma de célula aberta para criar pressão negativa dentro do reservatório causada pelo efeito capilar da rede de poros da espuma.

[0004] Estas espumas de célula aberta tal como uma espuma feita de poliuretano poliéter geralmente têm uma elasticidade uniforme em todas as três dimensões espaciais. Como resultado, podem adaptar-se estreitamente aos seus arredores em todas as direções ao serem instaladas em um reservatório de tinta de uma impressora. É pretendido obter um contato próximo entre os componentes situados no caminho de fluxo da tinta contida no reservatório através de uma saída desde a criação de uma pressão negativa dentro do reservatório pode levar a uma acumulação de ar fluindo a montante. Em outras palavras, se há espaço suficiente entre dois componentes ao longo do caminho de fluxo de tinta, uma bolha de ar pode se formar, o que subsequentemente dificulta ou mesmo interrompe o fluxo de tinta.

[0005] No entanto, como os inventores concluíram durante o desenvolvimento de um reservatório de tinta para uma tinta à base de solvente, o material da espuma absorve o solvente causando inchaço do material ao longo do tempo. Uma vez que o volume do material de espuma aumenta dentro do volume do reservatório, o volume de vazios, isto é, de poros, diminui. Isso resulta em uma redução da capacidade de acesso do reservatório de tinta bem como uma redução da ação capilar. Além disso, um aumento da carga nas paredes do reservatório tem sido observado, o que afeta a estabilidade dimensional do reservatório de tinta. Isso pode causar danos às paredes do reservatório e componentes adjacentes ou, no caso de um reservatório de tinta sendo parte de um cartucho de tinta substituível, pode congestionar o cartucho dentro de uma impressora. Na pior das hipóteses, o inchaço provoca a fratura do reservatório de material. Assim, a estrutura de um reservatório de tinta inicialmente destinada a tinta à base de água tem de ser reforçada de acordo.

[0006] A estrutura de um cartucho de jato de tinta à base de água é, por exemplo, descrita em US8,480,217 B2. O reservatório contém material poroso para absorção de tinta à base de água feita de uma espuma compressível e um material de fibra não passível de compressão, onde a maioria do espaço do reservatório é ocupada pela espuma. O material de fibra não passível de compressão é colocado acima da espuma e provê o espaço vazio entre o material poroso e as paredes internas do cartucho necessárias para a ventilação confiável.

[0007] Outro sistema apto para suportar a tinta à base de solvente é um sistema mecânico de mola atuando em um reservatório de tinta flexível tal como um saco. Neste sistema, molas mecânicas são fixadas ao à superfície externa do saco, de modo que as forças exercidas em direções opostas pelas molas são capazes de ampliar o volume interno do saco, o que resulta na contrapressão desejada. No entanto, estes sistemas são tanto complexos em design, bem como rígidos e dispendiosos para a fabricação, devido ao elevado número de partes pequenas necessárias para a criação deste sistema. Além disso, a estrutura complexa e a mobilidade do sistema para adaptar o volume do reservatório de tinta flexível faz com que o sistema seja suscetível ao desgaste e, portanto, avarias são susceptíveis de ocorrer ao longo do tempo.

[0008] EP 1 258 363 A1 divulga um tanque de tinta em que um membro

[0009] contenção de tinta é inibido de ser excessivamente deformado.Dois membros de contenção são providos dentro do tanque de tinta que

[00010] tem diferentes capilares e pode ser de materiais de espuma ou fibra.

RESUMO DA INVENÇÃO

[00011] Conseqüentemente, há uma necessidade de um sistema de contrapressão que é resistente a solvente e fornece a pressão negativa necessária para evitar qualquer vazamento não-intencional de tinta do reservatório. É outro objetivo da presente invenção fornecer uma solução barata e eficaz que é capaz de caber com precisão no espaço do reservatório de tinta e não desenvolver instabilidades dimensionais ao longo do tempo quando está em contato com a tinta à base de solvente. Também é desejável que o sistema de contrapressão permita uma instalação de projetos de reservatório existentes.

[00012] A fim de satisfazer esses objetivos, a presente invenção provê um reservatório de tinta incluindo a interface de abastecimento de tinta, um duto formando uma conexão entre o reservatório de tinta e a interface de abastecimento de tinta e um sistema de contrapressão. O sistema de contrapressão compreende um membro fibroso anisotrópico para reter tinta à base de solvente localizado dentro do reservatório de tinta, em que o membro fibroso é estabelecido por uma pluralidade de fibras. Pelo menos algumas das fibras estão de frente para o duto que conduz a interface de abastecimento de tinta.

[00013] A nova estrutura à base de fibra resistente a solvente do membro fibroso provê a contrapressão necessária para manter a tinta dentro do reservatório quando o cabeçote de impressão estiver inativo. Visto que o membro fibroso anisotrópico suporta a tinta à base de solvente, o sistema de contrapressão da presente invenção é dimensional mente estável. Conseqüentemente, o sistema de contrapressão não experimenta a variação na pressão negativa descrita acima em relação com sistema de contrapressão para tintas à base de água que são expostas à tinta à base de solvente. Como resultado, a pressão no interior do reservatório de tinta que fica abaixo da pressão de fora o reservatório de tinta, devido às forças capilares agindo entre e/ou dentro das fibras resistentes ao solvente. Por um lado, isso impede o vazamento de tinta do reservatório de tinta durante períodos de tempo em que não há demanda para a tinta, e, por outro lado, permite que a tinta permaneça dentro do reservatório de tinta durante períodos de tempo prolongados. Particularmente este último faz com que o sistema de acordo com a invenção é aplicável não somente para cartuchos de tinta, mas também para reservatórios de tinta permanentemente instalados dentro de uma impressora jato de tinta. Além disso, a falta de inchaço faz com que toda a tinta dentro do reservatório esteja acessível para uso.

[00014] Além disso, o sistema de contrapressão da presente invenção preserva a estrutura simples de sistemas à base de água e pode até mesmo ser usado para adaptar reservatórios existentes por meio de simples substituição da espuma com o membro fibroso da presente invenção enquanto as partes restantes suportam o solvente utilizado para armazenar e fornecer as partículas da tinta.

[00015] As pessoas versadas na técnica vão entender a partir dessa descrição que o solvente da tinta à base de solvente se refere a solventes, tais como solventes orgânicos, mas não inclui o uso de água como solvente. Resistentes a solvente, de acordo com a presente invenção refere-se a um comportamento aproximadamente estável dos componentes de reservatório de tinta e suas propriedades materiais quando expostos à tinta à base de solvente.

[00016] O membro fibroso tem propriedades de material anisotrópico, pois as fibras são, geralmente, alinhadas em paralelo umas com as outras. Como definido acima, pelo menos algumas das fibras estão de frente para o duto que conduz a interface de abastecimento de tinta. Consequentemente, o eixo longitudinal destas fibras levam a tinta armazenada no mesmo no sentido de dito duto.

[00017] A interface de abastecimento de tinta é geralmente configurada de acordo com o tipo de reservatório de tinta. Mais especificamente, se o reservatório de tinta faz parte de um cartucho de tinta, a interface de abastecimento de tinta é concebida como uma conexão destacável, o que facilita a substituição de um cartucho vazio de tinta por um novo. No entanto, se o reservatório de tinta é permanentemente instalado como parte da impressora, como um reservatório recarregável para o cabeçote de impressão, a interface de abastecimento de tinta, preferencialmente, será projetada para estabelecer uma conexão permanente com o cabeçote de impressão. Finalmente, é também possível que a interface de abastecimento de tinta compreende o cabeçote de impressão para a tinta armazenada no reservatório de tinta.

[00018] O membro fibroso fornece em uma modalidade preferencial uma parte principal da capacidade de armazenamento do reservatório de tinta para tinta à base de solvente, preferencialmente pelo menos 80%, mais preferencialmente pelo menos 90% e mais preferencialmente 95%.

[00019] Provendo que a maior parte da capacidade de armazenamento pelo membro fibroso assegura uma pressão negativa estável causada pela ação capilar das fibras e de uma estabilidade dimensional elevada. Também, provido que a capacidade de armazenamento do reservatório de tinta desse modo assegura que não haja nenhum deslocamento da tinta à base de solvente dentro do reservatório que pode potencialmente afetar os movimentos geralmente repentinos do cabeçote de impressão devido às forças da inércia. Em outras palavras, por meio do armazenamento da maior parte do peso da tinta no membro fibroso, o ponto de gravidade da tinta armazenada no reservatório não desloca significativamente e é, assim, especialmente vantajoso para reservatórios de tinta que se movem junto com o cabeçote de impressão. Consequentemente, quanto maior a quota de tinta armazenada dentro do membro fibroso, melhor pode ser controlado o comportamento cinético do reservatório de tinta, bem como a força capilar.

[00020] Em uma modalidade particularmente preferencial da presente invenção, o membro fibroso é formado por uma pluralidade de camadas de fibra feitas de fibras que são ligadas umas às outras.

[00021] Este modalidade particularmente preferencial permite um controle do efeito capilar quando se projeta e se fabrica o membro fibroso. Uma das razões para ser capaz de determinar a pressão negativa exercida pelo membro fibroso dentro do reservatório de tinta com tanta precisão encontra-se dentro da habilidade específica de projetar a seção transversal do corpo fibroso. Em contraste com o corpo de espuma usado na técnica prévia, a seção transversal do corpo fibroso é geralmente uniforme ao longo do comprimento longitudinal das fibras. Em outras palavras, esta configuração do corpo fibroso provê um ajuste preciso do efeito capilar, que cria a contrapressão necessária para manter a tinta dentro do reservatório.

[00022] Em outra modalidade da presente invenção, cada camada de fibra tem uma espessura máxima correspondente a duas a três vezes o diâmetro de uma fibra.

[00023] Mantendo a espessura de cada camada dentro deste intervalo melhora o controle quando se ajusta a quantidade de forças capilares exercidas pelo membro fibroso visto que o layout ou arranjo das fibras é mais previsível. A previsibilidade do arranjo de fibras aumenta com a diminuição da espessura das camadas.

[00024] Em ainda uma outra modalidade da presente invenção, pelo menos algumas das fibras do membro fibroso são fibras de polietilenopolipropileno, as de polietileno, preferencialmente, formando uma bainha exterior e o polipropileno, um núcleo interior da fibra.

[00025] Verificou-se que os materiais feitos de polietileno e polipropileno têm uma boa resistência contra e compatibilidade com os solventes utilizados na tinta à base de solvente. Preferencialmente, todas as fibras são feitas deste material.

[00026] Adicionalmente, formando as fibras com uma bainha exterior de polietileno e um núcleo interior de polipropileno tem a vantagem de que fibras contíguas podem ser facilmente juntadas por calor, sem afetar de forma significativa a integridade da fibra visto que polietileno tem um ponto de fusão mais baixo do que o polipropileno.

[00027] O reservatório de tinta de uma nova modalidade também dispõe de um filtro que está situado entre o membro fibroso e o duto.

[00028] O filtro basicamente impede que quaisquer partículas ou detritos tendo um tamanho a partir da entrada que pode ocluir o duto ou os bocais do cabeçote de impressão. Tais partículas podem, por exemplo, serem fibras retiradas do membro fibroso ou aglomerações de partículas de tinta.

[00029] O filtro é, preferencialmente, colocado diretamente sobre a boca do duto que leva para a interface de abastecimento de tinta. Assim, o filtro fica no caminho de fluxo da tinta e está em comunicação fluida com o cabeçote de impressão.

[00030] Em outra modalidade, o filtro do reservatório compreende uma malha feita de fios.

[00031] As propriedades de um filtro podem ser facilmente adaptadas para os requisitos para um fluxo confiável de tinta. Mais especificamente, as dimensões exteriores do filtro podem permanecer as mesmas, em que por meio do ajuste das dimensões da seção transversal dos fios, o perfil e a densidade, as características de fluxo do filtro podem ser variadas significativamente.

[00032] Em uma modalidade, os fios do filtro são feitos de metal. Metal tem a vantagem de ser altamente resistente contra qualquer um dos solventes utilizados na tinta à base de solvente, o reservatório da presente invenção é projetado para isso.

[00033] O reservatório de tinta de uma modalidade adicional também compreende um membro de ajuste localizado entre o membro fibroso e o duto.

[00034] A função do membro de ajuste é de melhorar o ajuste do membro fibroso no cartucho, particularmente na lateral do duto ou filtro levando para o cabeçote de impressão. Empregando o membro de ajuste, a maior rigidez da estrutura com base em fibra no sentido longitudinal das fibras em comparação a direção transversal pode ser adaptada localmente, de modo que há um caminho de fluxo contínuo para a tinta.

[00035] Em outras palavras, o caminho de fluxo contínuo é estabelecida por um contato estreito dos componentes ao longo do caminho de fluxo de modo que não há espaço morto entre o que pode servir como um ponto de coleta para o ar criando uma bolha de ar que pode obstruir o fluxo de tinta para o cabeçote de impressão. Bolhas de ar podem entrar no caminho de fluxo para a tinta no sentido inverso devido à pressão negativa dentro do reservatório de tinta.

[00036] Particularmente, se um filtro é instalado na frente da entrada do duto, há uma superfície irregular presente em comparação com a relativamente suave superfície da parede no interior do reservatório de tinta. A superfície áspera ou ondulada do filtro, e a relativamente alta rigidez das fibras em sua direção longitudinal, que torna difícil para membro fibroso de estabelecer um contato direto com o filtro da superfície voltada para a face lateral das fibras. A rigidez do corpo fibroso na direção longitudinal das fibras torna também difícil fechar todas as lacunas entre o filtro e o membro fibroso causada por um ajuste incompleto por meio de simplesmente pressão no membro fibroso em relação ao filtro. Neste caso, o membro de ajuste serve como uma interface flexível entre as fibras do membro fibroso e a superfície do filtro. Consequentemente, o membro de ajuste é, preferencialmente, em contato direto com o filtro e a face lateral das fibras.

[00037] Sem um filtro presente, o membro de ajuste ainda tem a vantagem de que redireciona o caminho de fluxo da tinta para fora da membro fibroso em áreas que não são diretamente voltadas ao duto levando para a interface de abastecimento de tinta do reservatório de tinta. Caso contrário, as faces laterais das fibras pode, em parte, entrar diretamente em contato com a parede interna do reservatório de tinta, o que pode aumentar significativamente a resistência ao fluxo de tinta extraídos das fibras. Como resultado, pode se tornar mais difícil esvaziar o reservatório de tinta.

[00038] Em uma modalidade preferencial, o membro de ajuste dispõe de uma espuma compressível.

[00039] Embora o uso de uma espuma compressível para todo o reservatório de tinta tem pelo menos alguns dos efeitos negativos descritos acima, somente formar o membro de ajuste com uma espuma compressível faz uso de suas propriedades isotrópicas onde é necessário. Por um lado, esta espuma facilmente redireciona o caminho de fluxo da tinta na face lateral do membro fibroso 9a para duto ou o filtro e, por outro lado, as propriedades compressíveis facilitam uma transição suave da face lateral das fibras para o duto ou o filtro.

[00040] Além disso, a compressibilidade da espuma pode ser usada para ajustar as forças capilares dentro do reservatório de tinta comprimindo o membro de ajuste de acordo. O membro de ajuste pode também cumprir a funcionalidade de um filtro, de modo que pode complementar ou ser uma alternativa para o acima mencionado filtro.

[00041] A fim de atingir estes objetivos, a espessura mínima do membro de ajuste pode ser na magnitude de duas a cinco vezes a distância máxima entre as faces laterais de duas das fibras mais afastadas umas das outras, que são parte do membro fibroso. Por outro lado, a espessura é, preferencialmente, escolhida para ser alta o suficiente para que redirecione o caminho de fluxo de forma confiável para a tinta saindo do membro fibroso. Em qualquer caso, a capacidade de armazenamento do membro de ajuste é, preferencialmente, insignificante em comparação com a capacidade de armazenamento do membro fibroso.

[00042] Conseqüentemente, em uma modalidade preferencial, o volume do membro de ajuste com relação ao membro fibroso é menos de 20% preferencialmente menos de 10% e mais preferencialmente menos de 5%.

[00043] Em uma outra modalidade preferencial, o membro de ajuste se estende ao longo da face lateral completa do membro fibroso 9a dirigido para o duto.

[00044] Esta modalidade é particularmente vantajosa se o membro de ajuste for para direcionar o fluxo da tinta para fora do membro fibroso para o filtro ou o duto visto que a boca do duto geralmente não se estende sobre uma face lateral completa do reservatório de tinta. Um membro de ajuste que redireciona o caminho de fluxo também facilita esvaziar por completo o reservatório de tinta.

[00045] Em uma modalidade da presente invenção, o reservatório de tinta mais adicional compreende uma porta da ventilação.

[00046] A porta da ventilação tem a vantagem de estabilizar a pressão negativa que origina do sistema de contrapressão. Como explicado acima, na proximidade da interface de abastecimento de tinta, a pressão da tinta deve ser menor que a pressão atmosférica, para evitar qualquer tinta caia fora devido à pressão hidrostática. No entanto, o volume de tinta consumido durante o funcionamento da impressora também cria uma pressão negativa dentro do reservatório. A fim de evitar que a pressão negativa chegue a um nível indesejado, o reservatório preferencialmente inclui uma porta de ventilação, o que coloca a parte interna do reservatório, logo acima da fibra, em comunicação com a pressão atmosférica. Se a pressão negativa dentro do cartucho aumenta, a porta faz com que um pouco de ar entre no reservatório, a fim de restabelecer o nível desejado de pressão negativa, basicamente, por eliminar o efeito da tinta, deixando o reservatório no interior de pressão do reservatório. Em outras palavras, a porta garante que a pressão negativa dentro do reservatório é preferencialmente causado apenas pelo sistema de contrapressão.

[00047] Em uma modalidade preferencial, o membro fibroso é para tinta à base de solvente, que inclui pelo menos um solvente selecionado a partir do grupo compreendendo álcoois, tais como o Etanol e álcool Isopropílico (IPA), cetonas, tais como metil isobutil cetona (MIBK) metil etil cetona (MEK), sulfóxidos tais como dimetil sulfóxido (DMSO), amidas, tais como a dimetilformamida (DMF), e xilenos.

[00048] Assim, o membro fibroso é resistente contra pelo menos, qualquer ou quaisquer combinações apropriadas de ditos solventes, que são utilizáveis para tintas à base de solvente, de acordo com a presente invenção. Isto permite uma melhor escolha do solvente para as respectivas partículas de tinta, o que melhora a qualidade das impressões alcançadas com esta tinta.

[00049] A presente invenção adicionalmente fornece um cartucho de jato de tinta compreendendo um reservatório de tinta, de acordo com uma das modalidades descritas anteriormente.

[00050] Um cartucho substituível de jato de tinta facilita uma rápida e fácil substituição de um cartucho vazio com um novo. Além disso, os requisitos para resistência a solventes são menos do que no caso de um reservatório de tinta permanentemente instalado. Mais especificamente, em tal cartucho, o membro de ajuste pode ser estabelecido por uma espuma que ainda experimenta uma certa quantidade de inchaço. No entanto, o inchaço não influencia significativamente a função do reservatório de tinta no fornecimento de um cabeçote de impressão com tinta, pois a parte de seu volume em comparação com a parte do volume do membro fibroso é relativamente baixa, como descrito anteriormente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00051] A presente invenção será descrita para fins de melhor compreensão por meio de exemplos de modalidades. Estas modalidades podem ser melhor compreendidas através das seguintes figuras em consideração. Dentro os números dessas figuras, os mesmos numerais de referência são utilizados para os recursos que são idênticos ou que tenham idêntica ou semelhante função. Nestas figuras,

[00052] A figura 1 mostra uma seção transversal de um cartucho de jato de tinta;

[00053] A figura 2 mostra uma vista tridimensional de cartucho de jato de tinta da técnica prévia mostrado na Figura 1 com membros de espuma parcialmente instalados que formam o sistema de contrapressão do cartucho;

[00054] A figura 3 mostra uma vista lateral de uma camada do membro fibroso, de acordo com a presente invenção;

[00055] A figura 4 mostra um membro fibroso montado, que forma o sistema de contrapressão da presente invenção;

[00056] A figura 5 mostra um cartucho de jato de tinta de acordo com a presente invenção, com membros fibrosos parcialmente instalados.

[00057] A figura 6 mostra na Figura 6a por uma questão de clareza, um esquema da seção transversal de uma interface de abastecimento de tinta pertencente a um cartucho de tinta derivado a partir de uma imagem de raios x da interface de abastecimento de tinta de um cartucho de jato de tinta mostrado na figura 6b;

[00058] A figura 7 mostra uma outra modalidade de um cartucho de jato de tinta de acordo com a presente invenção que compreende um membro de ajuste;

[00059] A figura 8 mostra uma modalidade exemplar de um filtro que pode ser utilizada no reservatório de tinta de acordo com a invenção, na entrada do duto, o que leva para a interface de abastecimento de tinta.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

[00060] O cartucho de jato de tinta 1 mostrado na figura 1, compreende um reservatório de tinta 5, um filtro 4, um duto 3 e uma interface de abastecimento de tinta 2. A interface de abastecimento de tinta 2 pode ser formada por um conjunto de cabeçote de impressão de ejeção, o que proporciona gotas de tinta para impressão sob demanda.

[00061] O reservatório de tinta 5, mostrada na figura 1 tem uma configuração que permite que a tinta contida no reservatório 5 vaze para fora da interface de abastecimento de tinta 2, devido à pressão hidrostática exercida pela tinta propriamente dita. O mesmo efeito também pode ocorrer durante o manuseio ou a operação do cartucho de jato de tinta 1 que expõe o cartucho a súbitas acelerações.

[00062] Como descrito acima, este vazamento pode ser evitado, incluindo um sistema de contrapressão dentro do reservatório de tinta 5, que proporciona uma pressão negativa que retém a tinta dentro do reservatório de tinta 5. Um sistema de contrapressão comum conhecido da técnica prévia é mostrado na figura 2, e consiste em uma espuma 6, que é inserida no reservatório. Os poros abertos da espuma criam a pressão negativa necessária para segurar a tinta. Um material normalmente utilizado para fabricar o membro de espuma é poliuretano poliéter.

[00063] O cartucho de jato de tinta 1 do estado da técnica mostrado na figura 2 tem dois reservatórios de tinta 5, cada uma contendo uma espuma porosa compressível 6 para criar a referida pressão negativa. Vários reservatórios de tinta 5 em um cartucho de jato de tinta 1 são geralmente utilizados para tintas diferentes. No entanto, como os inventores observaram, quando utilizando tinta à base de solvente, que emprega um meio diferente do que a água para conter as partículas de tinta, o material de espuma é propenso a ser fortemente modificado e danificado devido à exposição ao solvente. O inchaço que ocorre durante este processo adverso altera as propriedades da espuma e causa pressão sobre o ambiente que pode, inclusive, danificar o reservatório do próprio corpo.

[00064] Portanto, a presente invenção utiliza um corpo diferente, que também gera pressão negativa por ação capilar. Como mostrado nas figuras 3 e 4, o corpo da espuma porosa 6 mostrado na figura 2 é substituído por um membro fibroso 9, que é construído de camadas de fibra 7, que por sua vez são feitos de fibras resistentes a solventes 8.

[00065] As fibras 8 são, preferencialmente, feitas de polietileno- polipropileno, que tem uma boa compatibilidade com os solventes usados em tintas à base de solventes, tais como o Etanol e IPA (tintas à base de álcool), MIBK e MEK (tintas à base de cetona), DMSO (tintas à base de sulfóxido) e DMF (tintas a base de amida). Por outro lado, estas fibras são menos compatíveis com tintas à base de xilol de modo que este solvente é, preferencialmente, não usado com ditas fibras 8.

[00066] As fibras 8 podem compreender uma bainha externa de um polímero e um núcleo interno de outro material. Neste caso, um efeito capilar ocorre entre as fibras, pois as fibras não são ocas. Além disso, se o material da bainha exterior tem um ponto de fusão mais baixo do que o núcleo, o aquecimento possivelmente complementado com a aplicação de pressão externa provê uma maneira fácil de juntar fibras adjacentes para formar o membro fibroso 9. Por exemplo, no caso da referida mistura de materiais, a bainha externa é preferencialmente feito de polietileno e o núcleo de polipropileno, o último tendo um ponto de fusão maior do que o anterior.

[00067] Para a criação de um nível suficiente de pressão negativa, as fibras com um diâmetro de preferencialmente de 10 a 30 mícrons, mais preferencialmente de 15 a 25 mícrons e mais preferencialmente 20 microns. Estas dimensões fornecem o espaço necessário para o efeito capilar para ser estabelecido e, ao mesmo tempo, causar pressão negativa para estar dentro de um intervalo desejado, ou para conseguir um valor desejado.

[00068] Como mostrado na figura 3, as fibras 8 de uma camada 7 estão dispostas adjacentes e aproximadamente paralelas entre si. O mesmo se aplica para camadas de fibra 7, que são empilhadas em cima umas das outras para formar a forma tridimensional do membro fibroso 9 (figura 4). Foi observado que a figura 3 é um desenho idealizado em esquema, em que as fibras parecem palitos paralelos. Na realidade, eles mostraram uma certa irregularidade ou ondulação. Portanto, o verdadeiro arranjo de fibras é um pouco menos rigoroso como o representado na figura. A camada de espessura preferencial de uma camada preferencialmente encontra-se dentro de um intervalo de duas a três vezes o diâmetro de uma fibra 8.

[00069] Esse arranjo mantém qualquer irregularidade ao prender as fibras de 8 entre si, o mais baixo possível. Para fins de explicação, se a espessura de uma camada de fibra 7 é de cerca de um diâmetro de uma fibra, a camada de fibra 7 consiste basicamente de uma linha organizada de fibras, como mostrado na figura 3. No caso de uma camada de fibra com uma espessura máxima de duas vezes o diâmetro de uma fibra média pode resultar em duas fileiras estritamente organizadas de fibras que podem também incluem seções, em que fibras são dispostas em uma maneira escalonada e deslocada. Estas irregularidades aumentam com o aumento da espessura de uma camada. Verificou-se que a manutenção de uma espessura de camada dentro do referido intervalo é uma maneira prática e eficiente em custo para produzir as camadas de fibras individuais 7.

[00070] Como descrito acima, pelo menos é o pequeno espaço entre fibras adjacentes que produz propriedades capilares do membro fibroso 9. Este espaço é preferencialmente criado utilizando fibras com uma seção transversal, tal como uma seção circular que não permite um arranjo de fibras sem qualquer espaço entre as fibras, como visto em uma seção transversal à direção longitudinal das fibras. Além disso, é possível usar fibras ocas para complementar o efeito capilar existente entre fibras adjacentes.

[00071] Como representado na figura 5, as dimensões e o formato do membro fibroso 9 de acordo com a presente invenção é semelhante às dimensões e o formato de uma espuma 6, como mostrado na figura 2. Assim, um reservatório de tinta 5 pode simplesmente ser feito resistente a solventes, inserindo o membro fibroso 9 no reservatório 5 em vez da espuma 6 a fim de permitir que o reservatório de tinta 5 carregue tinta à base de solvente. Além disso, a figura 5 mostra um cartucho de jato de tinta 1 de acordo com uma modalidade da presente invenção contendo dois reservatórios de tinta 5. Preferencialmente, estes 2 reservatórios de tinta 5 são idênticos. No entanto, a pessoa versada na técnica perceberá que um dos reservatórios 5 pode empregar um sistema de contrapressão de acordo com a invenção, enquanto que em outro reservatório com o mesmo cartucho de jato de tinta 18 um sistema de contrapressão da técnica prévia para tinta à base de água pode ser instalado. Será apreciado pelo versado na técnica que o cartucho pode também constituir apenas um reservatório de tinta 5.

[00072] Figura 5 ilustra também a direção geral de fibra das fibras 8, que forma o membro fibroso 9. A elasticidade anisotrópica do membro fibroso 9 resultantes dessa configuração, reduz a capacidade de adaptação do membro fibroso 9, na face lateral do membro fibroso 9a, isto é, as extremidades das fibras, em comparação com a capacidade de adaptação do membro fibroso 9 ao interior do reservatório de tinta 5 em uma direção perpendicular à direção longitudinal das fibras 8. Em outras palavras, a rigidez do membro fibroso 9 ao longo da direção das fibras é significativamente maior do que a rigidez nas outras duas dimensões. Consequentemente, a geometria das faces laterais do membro fibroso 9 tem que ser ajustado para caber no interior da geometria do reservatório de tinta 5.

[00073] Embora a maior rigidez ao longo da direção de fibra gera dificuldades no acoplamento entre o membro fibroso a componentes subsequentes no caminho de fluxo da tinta, a orientação de fibra do membro fibroso 9 tem essa direção preferencial das fibras 8 por razões hidráulicas. Mais especificamente, a direção preferencial deve ser orientada para o duto 3 ou, se presente, a superfície do filtro de um filtro de 4 para um melhor efeito capilar exercido pelas fibras 8. Em outras palavras, as fibras são, preferencialmente, dispostas perpendicularmente à superfície do filtro ou o plano da abertura de boca do duto em direção ao interior do reservatório.

[00074] No entanto, se nenhum contato próximo entre os componentes ao longo do caminho de fluxo da saída de tinta do reservatório de tinta 5 é estabelecido, pode haver graves inconvenientes para a funcionalidade da impressora que mantém o reservatório de tinta 5. Mais especificamente, se a interface entre o filtro de 4 e o membro fibroso 9 não é tão apertada quanto possível, o gás pode ser sugado a partir do perímetro, em vez de tinta a partir do material poroso. Este efeito torna-se mais proeminente quando os filtros de maior tamanho são utilizados, tal como no caso de "cabeçotes de impressão de uma polegada". Mais especificamente, a maior superfície desses filtros torna o acoplamento com o membro fibroso 9 ainda mais crítico.

[00075] O efeito adverso da insuficiência de contato entre o filtro 4 e membro fibroso 9 foi identificado pelos inventores usando análise de raios-x e é mostrado nas figuras 6a e 6b. Para uma questão de clareza, a imagem de raios-x original retratada na figura 6b foi redesenhado como um esquema como representado na figura 6a. Se a geometria do membro fibroso 9 não está perfeitamente adaptada para o interior da geometria do reservatório de tinta 5 e a força de inserção não foi capaz de forçar uma tal adaptação, há um espaço vazio ou morto 10 presente entre a parede interna do reservatório de tinta 5 e o membro fibroso 9 que pode ser preenchido com gás. Se, além disso, o contato entre o filtro de 4 e o membro fibroso 9 não está perto o suficiente, qualquer gás contido no espaço morto 10 do reservatório de tinta 5 pode se mover ao longo do filtro de superfície, causando a criação de uma bolha de gás 11 no caminho de fluxo da tinta que dificulta e, eventualmente, pára o fluxo normal de tinta para o cabeçote de impressão 15.

[00076] Uma das razões para ocorrer contato insuficiente entre o membro fibroso 9 e o filtro 4 pode ser visto em uma modalidade exemplar do filtro 4 nas figuras 8a e 8b, a saber, a superfície do filtro ondulada ou desnivelada. Além disso, a superfície do filtro pode não ser perfeitamente plana, devido processo de anexo induzido pelo calor para o reservatório de tinta 5 e os diferentes coeficiente de expansão térmica do filtro 4 (e. g. feito de metal), o corpo do reservatório de tinta 5 (p. g. feito de um polímero) e/ou membro fibroso 9 (p. g. feito de um polímero).

[00077] Outra solução para esse problema, além de uma adaptação geométrica do membro fibroso 9 para a geometria interior do reservatório de tinta 5 é o uso de um membro de ajuste 12, como mostrado na figura 7. O membro de ajuste 12 é feito de um material altamente flexível, que é capaz de estabelecer uma comunicação hidráulica entre o membro fibroso 9 e o duto 3 ou o filtro 4. Como mostrado na figura 7, a geometria do membro ajuste 12 corresponde à geometria interior do reservatório de tinta 5 na seção do reservatório de tinta 5, onde o filtro 4 e o duto 3 são providos. Embora o uso de um membro de ajuste 12 seja particularmente preferencial quando um filtro 4 com uma superfície de filtro desnivelada está presente (cf. as figuras 8a e 8b), um membro de ajuste 12 também pode ser usado para um reservatório de tinta 5 sem um filtro 4.

[00078] O material do membro de ajuste 12 é, preferencialmente de espuma, pois a espuma é facilmente compressível em todas as três dimensões comparado com a direção longitudinal do membro fibroso 9. Assim, pode fazer correspondência para qualquer discrepância entre a geometria do membro fibroso 9 e a geometria do reservatório de tinta 5. Isso impede a criação de um espaço morto 10 (cf. figura 6a), resultando em efeitos negativos detalhados acima.

[00079] Embora o membro de ajuste 12 seja preferencialmente feito de uma espuma resistente a solvente, pode também ser feito de uma espuma que apresenta inchaço em contato com tinta à base de solvente, desde que o volume de espuma em relação ao volume do membro fibroso 9 é suficientemente pequeno, como foi especificado mais detalhadamente acima. Em outras palavras, embora o inchaço ainda ocorra devido à espuma não resistente a solvente, as alterações dimensionais de espuma são pequenas devido ao seu pequeno tamanho em relação ao membro fibroso 9 ou a capacidade do reservatório de tinta 5, de forma que os efeitos negativos acima explicados não influenciam significativamente a funcionalidade do reservatório de tinta 5, de todo.

[00080] Em qualquer caso, a espessura da camada de espuma agindo como um amortecedor entre o membro fibroso e o filtro 4 ou a entrada ou boca do duto 3 deve ser escolhida o menor possível, para evitar o efeito de inchaço, mas para ainda cumprir a função como um amortecedor e, preferencialmente, como um meio de redirecionamento para que a tinta flua para fora das faces laterais das fibras, conforme descrito mais detalhadamente acima.

[00081] Outra vantagem de se utilizar um membro de ajuste como uma interface é a opção para obter um ajuste fino da capilaridade do referido membro de ajuste, assim, a capilaridade resultante do sistema de contrapressão. Mais especificamente, controlando a compressão causada pelo membro fibroso 9 contra o membro de ajuste 12, preferencialmente feito de espuma, pelo grau de inserção do membro fibroso no reservatório de tinta, a real capilaridade pode ser definida para um valor desejado adequado para a perfeita funcionalidade da impressora.

[00082] Como pode ser visto nas figuras 8a e 8b, o filtro 4 é preferencialmente formado como uma malha 13 que por sua vez é estabelecida por uma pluralidade de fios entrelaçados 14. O material preferencial para os fios 14 ou o filtro 4 é metal, que é resistente ao solvente da tinta à base de solvente. Como descrito acima, filtros de tal configuração são fáceis de produzir e podem ser ajustados de acordo com as características desejadas em termos de fluxo e os resíduos e partículas que têm de ser separadas da tinta passando pelo filtro 4. Caso contrário, essa sujeira ou partículas podem obstruir o duto estreito para a tinta que está indo para o cabeçote de impressão ou cabeçote propriamente dito. SINAIS DE REFERÊNCIA 1 cartucho 2 interface de abastecimento de tinta 3 duto (forma parte do caminho de fluxo da tinta) 4 filtro 5 reservatório de tinta 6 espuma (estado da técnica) 7 camadas de fibra 8 fibra 9 membro fibroso composto por várias camadas de fibra 10 face lateral do membro fibroso 11 espaço vazio adjacente ao filtro 12 bolha de gás obstruindo o caminho de fluxo da tinta 13 membro de ajuste 14 malha de filtro 15 fios formando a malha 16 cabeçote de impressão

Claims

1. Cartucho de jato de tinta (1) compreendendo: um reservatório de tinta (5); uma interface de abastecimento de tinta (2); um ducto (3) conectando o reservatório de tinta (5) e a interface de abastecimento de tinta (2); um sistema de contrapressão incluído dentro do reservatório de tinta (5) e compreendendo um membro fibroso anisotrópico (9) para reter tinta à base de solvente dentro do reservatório de tinta (5), o membro fibroso (9) sendo estabelecido por uma pluralidade de fibras (8) com uma direção de fibra, em que a direção de fibra de pelo menos algumas das fibras (8) é orientada para o ducto (3), e um membro de ajuste (12) localizado dentro do reservatório de tinta (5) entre o membro fibroso (9) e uma entrada para o ducto (3), caracterizado pelo fato de que o volume do membro do ajuste (12) em relação ao membro fibroso (9) é menos de 20% e o membro de ajuste (12) se estende ao longo de, e está em contato direto com, uma face lateral completa (9a) do membro fibroso (9) direcionada para o ducto (3), e uma geometria do membro de ajuste (12) corresponde à geometria interior do reservatório de tinta (5) na seção do reservatório de tinta (5) onde o ducto (3) é provido sem criação de um espaço morto entre eles, em que o membro de ajuste (12) compreende uma espuma compressível.

2. Cartucho de jato de tinta (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro fibroso (9) provê a maior parte da capacidade do reservatório da tinta (5) para tinta à base de solvente, preferencialmente pelo menos 80%, mais preferencialmente 90% e ainda mais preferencialmente 95%.

3. Cartucho de jato de tinta (1) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o membro fibroso (9) é formado por uma pluralidade de camadas de fibra (7), feitas de fibras (8) que são anexas umas às outras.

4. Cartucho de jato de tinta (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada camada de fibra (7) tem uma espessura máxima correspondente ao diâmetro de três fibras (8), preferencialmente duas fibras e mais preferencialmente uma fibra.

5. Cartucho de jato de tinta (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos algumas das fibras (8) são fibras de polietilenopolipropileno, o polietileno preferencialmente formando uma bainha exterior e o polipropileno um núcleo interno.

6. Cartucho de jato de tinta (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um filtro (4), o filtro (4) situado entre o membro fibroso (9) e o ducto (3).

7. Cartucho de jato de tinta (1) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o filtro (4) compreende uma malha (13), feita de fios (14).

8. Cartucho de jato de tinta (1) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os fios (14) são feitos de metal.

9. Cartucho de jato de tinta (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o volume do membro de ajuste (12) com relação ao membro fibroso (9) é menos de 10%, preferencialmente menos de 5%.

10. Cartucho de jato de tinta (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma porta de ventilação.

11. Cartucho de jato de tinta (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o membro fibroso é para tinta à base de solvente, que inclui pelo menos um solvente selecionado a partir do grupo compreendendo álcoois, tais como etanol e álcool isopropílico, cetonas, tais como metil isobutil cetona e metil etil cetona, sulfóxidos tais como dimetil sulfóxido, amidas, tais como a dimetilformamida, e xilenos.