CN1411411A - 制造用于喷墨式打印机的墨水贮存器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造在墨水贮存器(34)中使用的用于给喷墨打印头(24)提供墨水的毛细管件(40)的方法。该方法包括挤出三维毛细管件(70)。该方法还包括以与墨水贮存器(34)的至少一个尺寸相适合的分离长度切断挤出物(70)。

Description

制造用于喷墨式打印机的墨水贮存器的方法

相关应用的相互参考

本发明是美国专利申请序列号＿＿的部分继续专利申请，该美国专利申请的代理记录号10991407-1，题目为“用于喷墨打印机的墨水贮存器(Ink Reservoir For An Inkjet Printer)”，1999年10月29日申请，已转让给本发明的受让人。

发明背景

本发明涉及给喷墨式打印机提供墨水的墨水容器。具体而言，本发明涉及这种墨水容器，其使用热粘结纤维网使墨水容器保持墨水并从该墨水容器提供受控释放的墨水。

喷墨式打印机通常使用安装在滑架中的喷墨打印头，打印头在打印介质如纸上来回移动。当打印头在打印介质上来回移动时，控制系统起动打印头在打印介质上沉淀或喷出墨滴以形成图象和文字。墨水或者是由滑架携带或者是由安装在打印系统上不随滑架移动的墨水源提供给打印头。

在滑架不携带墨水源的情况下，墨水源可通过使用导管与打印头连续地流体连通以连续地使打印头装满墨水。或者，可以通过把打印头靠近便于把打印头和墨水源连接起来的充填站放置，以使打印头间歇地与墨水源连接。

在滑架携带有墨水源的情况下，墨水源与打印头可成为一体，从而在墨水用完时替换整个打印头和墨水源。或者，滑架可携带有墨水源并与打印头可分开更换。在墨水源可以分开更换的情况下，当墨水用完时可更换墨水源，而打印头在打印头寿命结束时更换。不管墨水源位于打印系统中何处，重要的是墨水源要给喷墨打印头提供可靠的墨水供应。

在打印系统中墨水源除了把墨水提供给喷墨打印头，还经常提供额外的功能，如保持在墨水源和喷墨打印头内的通常称为背压的负压。这种负压必须足够大以使与墨水源相关联的头压保持在一个低于大气压的值，以防止墨水或者从墨水源或者从喷墨打印头中泄漏，通常称为流涎。在喷墨打印机贮存和工作中经历的温度和大气压的广泛范围上，要求墨水源提供负压或背压。

先前已经使用的一种负压产生装置是一种能产生毛细管压力的多孔件，如墨水吸收件。曾经用网状聚氨酯泡沫作为这种墨水吸收件，其在Baker等人的、题目为“具有改进的墨水贮存和输送能力的热喷墨笔主体结构(Thermal Inkjet Pen Body Construction HavingImproved Ink Storage and Feed Capability)”、1988年9月13日公开的、已转让给本发明的受让人的美国专利4771295中公开。

目前对墨水源还有一种要求，即其能充分利用低价材料并且相对容易制造，从而降低墨水源的成本，这将减少每页打印的费用。此外，这些墨水容器应该是体积高效的，以提供一种相对紧凑的墨水源以减少打印系统的总体尺寸。还有，这些墨水源应该以不同的成形要素构成以优化打印系统的尺寸。最后，这些墨水源应该与喷墨打印系统中使用的墨水相容以防止这些墨水的污染。墨水的污染将缩短打印头的寿命和降低打印质量。

发明内容

本发明的一个方面是涉及制造在墨水贮存器中使用的用于给喷墨打印头提供墨水的毛细管件的方法。该方法包括挤压出一种三维毛细管件。该方法还包括以与墨水贮存器的至少一个尺寸相应的分离长度切断挤出物。

在一个优选实施例中，三维毛细管件是在墨水贮存器中用于保持墨水的纤维网该纤维网在接触点处彼此热熔结以限定毛细管存储件来贮存墨水，该纤维网的至少一条纤维是双成分纤维，该双成分纤维具有芯材料和至少部分包围芯材料的外皮材料。芯材料为聚丙烯，而外皮材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

附图简述

图1是包括本发明的墨水容器的喷墨式打印机的示例性实施例；

图2是本发明的墨水容器和从墨水容器接受墨水以完成打印的喷墨打印头的图示；

图3是本发明的墨水容器的分解图，示出墨水贮存器、用于插入存储器的熔合纤维网和用于关闭贮存器的贮存器盖；

图4A表示图3所示的熔合纤维网；

图4B为沿图4A中的插入图3所示的墨水存储器的熔合纤维网的线4B-4B所截取的高度放大的透视图；

图5A是沿图4中的线5-5所截取的单纤维的截面图；

图5B是图4中所示纤维的另一个实施例，其具有交叉形状或X形状的芯部分；

图6为沿图4中的线6-6所截取的在接触点处熔合的一对纤维的截面图；

图7是本发明中充填图3所示的墨水源的方法的简化示图；

图8是图3中所示与喷墨打印头可流体连通的墨水容器的示图；

图9是本发明的制造图3中所示本发明的墨水容器的方法的示图；

图10是按比例所示的本发明的挤出物在被切割形成毛细管存储件之前的透视图；

图11是本发明的用于制造本发明的墨水容器的方法的流程图。

优选实施例的详细描述

图1是打印系统10的一个示例性实施例的透视图，示出其盖处于打开状态，其中至少包括本发明的一个墨水容器12。在讨论本发明中用于制造本发明的墨水容器12的方法之前先来详细讨论墨水容器将是有帮助的。打印系统10包括至少一个安装在打印机部分14上的喷墨打印头(未示出)。喷墨打印头响应来自打印机部分14的起动信号来喷墨。喷墨打印头由墨水容器12装满墨水。

喷墨打印头优选安装在扫描滑架18中，并相对于图1中所示的打印介质移动。或者，喷墨打印头固定，而打印介质移动经过打印头以完成打印。喷墨式打印机部分14包括介质托盘20以接受打印介质22。当打印介质22步进通过打印区域时，扫描滑架使打印头相对于打印介质22移动。打印机部分14可选择地起动打印头以在打印介质上沉淀或喷出墨滴以完成打印。

如图1中所示的打印系统10示出两个可更换的墨水容器12，其表示一个用于黑色墨水的墨水容器12和一个包括青色、品红色和黄色的三色分开的墨水容器12，允许用四种颜料打印。本发明的方法和装置可应用在使用其它配置的打印系统10上，如打印系统10使用多于或少于4种墨水颜色，如应用在通常使用6种或更多颜色的高逼真度打印。

图2是打印系统10的示图，其包括墨水源或墨水容器12、喷墨打印头24和用于可使墨水容器12和打印头24流体连通的流体互连件26。

打印头24包括外壳28和墨水喷出部分30。墨水喷出部分30响应打印机部分14的起动信号以喷墨来完成打印。外壳28限定小的墨水贮存器以容纳被喷出部分30用于喷墨的墨水32。当喷墨打印头24喷出墨水或用完贮存在外壳28中的墨水32时，墨水容器12使打印头24装满墨水。容纳在墨水源12中的墨水量通常明显大于容纳在外壳28中的墨水量。因此，墨水容器12是打印头24的主要的墨水源。

墨水容器12包括具有流体出口36和空气入口38的贮存器34。纤维网设置在贮存器34中，该纤维网是在接触点处热熔合的以限定毛细管存储件40。毛细管存储件40在喷墨打印系统10中执行几个重要功能。毛细管存储件40必须有充分的毛细作用来保持墨水，以防止墨水在墨水容器12从打印系统10中插入和取出期间从贮存器34中泄漏。这种毛细作用力必须足够大以防止墨水在各种各样的环境条件例如温度和压力改变的情况下从贮存器34中泄漏。毛细管作用应该足以在贮存器34的所有方向上使墨水保持在墨水容器12中和承受在操作中墨水容器12可能经受的冲击和振动。

一旦墨水容器12被安装进入打印系统10中，并通过流体互连物26与打印头可流体连通，毛细管存储件40应该允许墨水从墨水容器12流到喷墨打印头24上。当喷墨打印头24从喷出部分30喷出墨水时，负表压，有时也称作背压，在打印头24中建立。在打印头24中的负表压应该足以克服把墨水保持在毛细管存储件40中的毛细作用力，从而允许墨水从墨水容器12流进打印头24，直到达到平衡。一旦达到平衡，打印头24中的表压等于把墨水保持在墨水容器12中的毛细作用力，墨水不再从墨水容器12流向打印头24。打印头24中的表压通常将依赖于从墨水喷出部分30喷出墨水的速度。当打印速度或喷墨速度增加时打印头中的表压变成更大负压，使墨水以高速从墨水容器12流进打印头24。在喷墨打印系统10的一个优选实施例中，打印头24产生等于10英寸水的最大背压或等于10英寸水的负表压。

打印头24可有包括在其中的一个调节装置，以补偿例如温度和压力变化的环境改变。如果这些变化没有被补偿，那么可能发生墨水从打印头喷出部分30无控制的泄漏。在某些打印系统10的构造中，打印头24不包括调节装置。代替的是用毛细管件40保持在打印头24中的超过正常压力和温度变化范围的负背压。毛细管件40的毛细作用力将把墨水拉回毛细管件，从而在打印头24中建立一个较小的负背压。较小的负背压将防止墨水在如压力改变和温度改变的大气环境的改变中从喷出部分30泄漏或流出。毛细管件40应该在打印头24中提供足够大的背压或负表压以防止墨水在正常存储和工作条件下发生流诞。

图2中的实施例示出墨水容器12和打印头24分别可以可分离地更换。当墨水用完时墨水容器12可被更换，并且打印头24在寿命到头时可被更换。本发明的方法和装置可应用在有不是图2所示的那些结构的其它结构的喷墨打印系统10中。例如，墨水容器12和打印头24可被整体形成为一个单独的打印盒。当盒中的墨水用完时，然后可更换包括墨水容器12和打印头24的打印盒。

图2中所示的墨水容器12和打印头24包括单色墨水。或者，墨水容器12可被分隔成三个分开的腔，每个腔包含不同颜色的墨水。在这种情况下，要求有三个打印头24，每个打印头与墨水容器12内的不同腔流体连通。还可能有其它结构，如有更多或更少的腔与墨水容器12相连，和把打印头分隔开并给打印头或喷出部分30的不同分隔部提供各个墨水颜色。

图3是图2所示的墨水容器12的分解图。墨水容器12包括墨水贮存器部分34、毛细管件40和盖42，盖具有空气入口38以允许空气进入墨水贮存器34。毛细管件40被插入墨水贮存器34。贮存器34被充满墨水，这一点在图7中将详细讨论，盖42被放置在墨水贮存器34上以密封贮存器。在优选实施例中，由H、W和L分别表示的高度、宽度和长度中的每一个分别都大于一英寸，以提供一个大容量墨水容器12。

在该优选实施例中，本发明的毛细管件40由在接触点热熔合的纤维网形成。这些纤维优选由双成分纤维形成，该双成分纤维具有外皮和芯材料，外皮由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其共聚物的聚酯形成，芯材料由低价、低缩率和高强度的热塑性聚合物形成，优选为聚丙烯或聚对苯二甲酸丁二酯。

纤维网优选为由纤维熔喷工艺形成。对于这种纤维熔喷工艺，希望选用的芯材料的熔融指数类似于外皮聚合物的熔融指数。使用这种纤维熔喷工艺，芯材料的主要要求是其在被挤压时是结晶的，或者其在这种纤维熔喷工艺过程中是可结晶的。因此，其它的高度结晶的热塑性聚合物，例如高密度聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰胺，例如尼龙和尼龙66也可以使用。聚丙烯是优选的芯材料，这是由于其价格低和容易加工。此外，使用聚丙烯芯材料提供芯的强度，允许使用不同的熔喷工艺加工纤细纤维。芯材料应该也能够形成与外皮材料的粘结。

图4B是形成毛细管件40的纤维网的高度简化示图。示出沿图4A中毛细管件40的线4B-4B所截取的断开的高度放大图。毛细管件40由纤维网组成，纤维网中各单纤维46在接触点被热粘结或是被热熔合到其它的纤维上。组成毛细管件40的纤维网46可以由自身回绕的单纤维46形成，或是由大量纤维46形成。纤维网形成具有箭头44表示的普通纤维定向的自支撑结构。由纤维网46限定的自支撑结构限定在形成曲折空隙通道的纤维之间的空间或间隙。该空隙通道成形为具有极好的毛细管性能以把墨水保持在毛细管件40中。

在一个优选实施例中，毛细管件40使用熔喷工艺成形，从而单个纤维46被热粘结或是被熔接在一起以在遍布纤维网上的不同的接触点熔合。

图5A表示沿图4中线5A-5A所截取的剖面图，示出单个纤维46的剖面。各个单个纤维46是双成分纤维，其具有芯50和外皮52。为表示清楚，纤维46的大小和外皮52和芯50的相关部分被高度放大。芯材料优选至少包括整个纤维内容物重量的30％到90％。在该优选实施例中，各单纤维46平均具有直径为12微米或更少。

图5B表示类似于图5A中所示纤维46的另一种纤维46，所不同的是图5B中纤维46为交叉形或x形横截面而不是圆形横截面。图5B中所示纤维46具有非圆形或交叉形的芯50和能完全覆盖芯材料50的外皮52。也可以使用不同的其它可选的横截面纤维，如三叶形或y形纤维，或h形截面纤维，在此仅列举一些。非圆形纤维的使用导致在织物表面的表面面积增加。纤维网40的毛细管压力和吸收性与可湿的纤维表面成正比地增加。因此，非圆形纤维的使用将提高毛细管件40的毛细管压力和吸收性。

提高毛细管压力和吸收性的另一个方法是减小纤维46的直径。具有恒定的纤维体积密度或重量的较小纤维46的使用，提高了纤维的表面面积。较小纤维46将提供更均匀的保持力。因此，通过改变纤维46的直径和改变纤维46的形状，可得到打印系统10的理想的毛细管压力。

图6示出单个纤维46的热熔接或热熔合。图6是沿在两单纤维之间的接触点处的线66所截取的截面。各单纤维46具有芯50和外皮52。在两单纤维46之间的接触点处，外皮材料52或者熔接在一起或是与邻近的纤维46的外皮材料熔合。不使用粘结剂或粘合剂可完成单条纤维的熔合。此外，不要求任何保持装置可把单纤维固定在一起，从而形成自支撑结构。

图7示意性示出把墨水充填到本发明的墨水容器12中的过程。墨水容器12示出了插入到贮存器34中的毛细管件40。示出盖42被取下。墨水由其中装有墨水源56的墨水容器54提供给贮存器34。流体管58允许墨水从墨水源54流进贮存器34。当墨水流进贮存器时，墨水由于这种纤维网的毛细作用被吸进在纤维网40的纤维46之间的间隙空间48。一旦毛细管件40不再具有吸墨的能力，在墨水容器54中的墨水就会停止流动。然后把盖42放置在墨水贮存器34上。

尽管没有图7中所示的盖42也可以实现充填墨水贮存器34的方法，贮存器34还可以用其它方式充填。例如可选择的是，贮存器可以在盖42就位时被充填，墨水可以通过在盖42中的气孔从墨水源54提供到贮存器。或者，贮存器34可以倒过来，墨水可以通过流体出口36从墨水源54提供到墨水贮存器34。一旦进到贮存器34，墨水被毛细管件40吸收。在加工时最初充填墨水贮存器34的时候可使用本发明的方法，本发明的方法也可作为一旦墨水用完进行重新充填墨水的方法。

本发明的毛细管件40的使用高度简化了充填墨水容器的过程，毛细管件40优选为具有聚丙烯芯和聚对苯二甲酸乙二醇酯外皮的双成分纤维。本发明的毛细管件40的亲水性比先前作为热力学喷墨笔的吸收材料使用的聚氨酯泡沫的要好，如这种在BAKER等人在1988年9月13日公开的、题目为“具有改进的墨水贮存和输送能力的热喷墨笔主体结构(Thermal Inkjet Pen Body Construction Having Improved InkStorage and Feed Capability)”、转让给本发明的受让人的美国专利No.4771295中公开的热喷墨笔中的吸收材料。聚氨酯泡沫在其未处理状态有一个大的墨水接触角，因此，如果不使用昂贵的和费时的步骤例如真空充填以使泡沫湿润就难以充填其中具有聚氨酯泡沫的墨水容器。可以处理聚氨酯泡沫以增大或减小墨水接触角；但是，这种处理除了制造费用高和复杂，还将增加墨水的不纯，这将缩短打印头的寿命或降低打印头质量。本发明的毛细管件40的使用具有相对低的墨水接触角，从而在不需要处理毛细管件40的情况下使墨水容易被吸入毛细管件40。

图8表示工作中的喷墨打印系统10。随着墨水容器12正确装入喷墨打印系统10，通过流体管26在墨水容器12和喷墨打印头24之间可建立流体连接。有选择的起动喷出墨水的墨滴喷出部分30在喷墨打印头24中产生负表压。该负表压把毛细管存储件40内的保持在纤维46之间的间隙空间里的墨水吸出。由墨水容器12提供给喷墨打印头24的墨水再装满喷墨打印头24。当墨水经流体出口36离开贮存器时，空气经气孔38进入以取代一定容积的墨水，并离开贮存气34，从而防止在贮存器34内产生负压或负表压。

图9是用于制造本发明的墨水源12的本发明的装置的示图。该过程首先是由纤维成形装置60形成一条或多条纤维。然后纤维被用于形成插进墨水贮存器34的毛细管件40。在一个优选实施例中，纤维成形装置60形成具有芯材料和外皮材料的双成分纤维。在该优选实施例中，芯材料为聚丙烯芯，而外皮为聚酯外皮，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯外皮。如纤维成形装置60的示图所示，芯成形材料62由外皮成形材料64包围以形成如图5A和图5B所示的双成分纤维。在一个优选实施例中，纤维成形装置60是一种用于熔喷双成分纤维的装置，所述双成分纤维被压入使纤维变细的高速气流，从而成形为纤细的双成分纤维。纤维46沉积在例如传送带的传输装置66上。单个纤维有点卷绕，但是具有沿如箭头44所示的传输方向的普通的纤维定向。

具有有点随机的两维定向的纤维网46被聚集并被插入形成图10所示的挤出物70的成形模具68中。在一个优选实施例中，成形模具68是热空气或热蒸气模具，其能加热单纤维46并使它们形成所需的挤出形状。如图10所示的挤出物是矩形，具有用与之相关联的“h”和“w”表示的高度和宽度。挤出物70应该具有合适的形状以插入墨水贮存器34。因此，墨水贮存器34可以成形为任意的可挤出的形状。成形模具68加热单纤维46以使单纤维在接触点彼此热粘结或熔接。

然后挤出物70由冷却装置72冷却以限定纤维46的粘结，从而确保存在图4B所示的足够大的空隙空间48。在一个优选实施例中，冷却装置72喷出冷却剂例如水或空气。

然后冷却的挤压物70被提供给切割装置76，切割装置76以分离长度切断该挤出物70。切割装置76是锯、刀片或某些传统的切割装置用于切割该挤出物70。如图10所示，被切成“L”长的该挤出物70适合装在具有相应长度尺寸的墨水贮存器34中。该挤出物70在墨水贮存器34中的装配通常将依赖于是否希望毛细管件40的压力在毛细管件40内提供一个毛细作用梯度。因此，如果要求有压力，该挤出物70将被切成比毛细管贮存器34的长度稍大一些，或者如果不要求有压力，该挤出物70将被切成等于毛细管贮存器的长度或比毛细管贮存器34的长度稍小一些。

当断开物适当地定成毛细管贮存器34的尺寸时，切断的挤出物表示毛细管件40。然后使用插入装置78将毛细管件40插到墨水贮存器34中。然后使用类似于图7中描述的技术使墨水贮存器34充满墨水。

通过成形模具68形成的挤出物70可用均匀散开的纤维来成形，均匀散开的纤维为容纳墨水形成均匀的空隙和间隙。或者，纤维可沿带有稍微增加的、从挤出物70的中心到外周的密度梯度的挤压方向定向。增加的密度梯度将把墨水从挤出物70的外周的集中和浓缩的墨水中拉回。在挤出物或毛细管件40中增加的密度梯度可依照下述拉普拉斯方程得出：

 方程1： $P_c=\frac{T_{\mathrm{wp}}\mathrm{\γ}\left(\cos \mathrm{\θ}\right)}{A_0}$

 其中γ表示墨水比重，P_c表示毛细管压力，T_wp表示纤维总的湿润周长，θ表示墨水与单纤维的接触角，而A₀表示开口截面积。开口截面积与方程2的面积相关联。

 方程2：A₀＝E×Area

 E表示毛细管件40的孔隙度。孔隙度与方程3的纤维的质量和纤维的总体积相关联。

方程3：

纤维质量表示毛细管件40的总质量，纤维的密度表示纤维材料自身的密度，即，使用的所有聚合物的有效结合单位密度，而总体积是全部毛细管件40的体积。此外，由方程4，孔隙度与纤维的密度和纤维的体积密度相关联。方程4来源于用方程3的分子和分母除以毛细管件40的总体积。

方程4：

方程4的体积密度表示全部毛细管存储件40的密度，即，毛细管存储件40的质量除以毛细管存储件40的体积，或者是每单位体积的质量。

毛细管压力是作用在毛细管存储件40内的墨水的吸力。从方程1可看出，当开口截面积下降时，毛细管压力增加，而墨水将移动到高吸力区。在毛细管存储件40中形成密度梯度，朝着毛细管件40的周边产生较其中心更大的纤维密度。较大的纤维密度减小朝着周边的截面积。因此，将从毛细管存储件40的内部向毛细管存储件40的外部或外周吸取墨水。定位在毛细管件40外周的流体出口36允许从毛细管压力较小的内部位置将墨水吸取到靠近流体出口36的位置周围的较高毛细管压力的区域。因此，墨水贮存器34可以被高效地排尽而不会使墨水置留在毛细管存储件40的内部区域。

通过压缩毛细管存储件40也可得到纤维密度梯度。压力趋向于减少被压面积中的开口截面积，因此在该区域内增加毛细管压力使该区域理想地充满墨水。局部挤压在流体出口附近的毛细管存储件40将提高向流体出口36吸墨的毛细作用。使用由单纤维46形成的毛细管存储件40的优点是具有不显著影响孔隙度、只通过改变单纤维46的直径就能改变毛细管压力的能力。参照方程1和方程4，通过减小纤维直径和增加每单位体积的纤维数，纤维总的湿润周边增加，从而增加了毛细管压力，但是体积密度和孔隙度不变。相反，粘接聚氨酯以增加其毛细管压力，就增加了每单位体积的固体材料的量，增加了体积密度，而减小了孔隙度。

在一个优选实施例中，墨水贮存器34成形为具有带斜度的几何图案或逐渐变细的形状使得贮存器开口的外周大于底部的外周。流体出口36形成在墨水贮存器34的底部。然后毛细管存储件40成形以适合装入墨水贮存器34的开口，并在插入期间压靠墨水容器的底部各端。墨水贮存器34的底部抵触量决定了局部的压缩量。在墨水贮存器34的底部附近毛细管存储件40的压缩将产生增加的毛细作用，朝着墨水贮存器34的底部吸取墨水，从而墨水可从流体出口34流出。

图11指出制造本发明墨水容器12的总体方法。如步骤80所示，形成有长、宽和高的尺寸的墨水贮存器40。这些长、宽和高尺寸被选为适合于喷墨打印系统10。如步骤82所示，形成纤维以用于毛细管存储件40中。如步骤84所示，这些纤维被熔合在一起形成有宽度和高度的矩形挤出物。在挤出物70中的纤维在接触点被热熔接或热熔合在一起。然后如步骤86所示，挤出物70被冷却以形成自支撑结构。如步骤88所示，挤出物70被切为一长度尺寸。如步骤90所示，该切割挤出物70被插入墨水贮存器34中。最后如步骤92所示，墨水贮存器34被充满墨水。

本发明的方法和装置除使用一些前面用到的技术如使用聚氨酯泡沫充当毛细管存储件40之外有几大优点。使用被挤出的热熔接纤维要比聚氨酯泡沫容易插入墨水贮存器34。聚合物纤维材料的摩擦系数比大多数泡沫的低，因此使材料较容易使用自动化设备来处理。高摩擦系数材料例如泡沫难以插入或充填到矩形容器中，因为泡沫无论在何处与容器壁接触，角和边将卷起来，因而不能充满各个角落。泡沫不能充满角落将使墨水残留在这些角落里，从而减少了墨水的使用效率。相反，使用聚合物纤维将容易滑进并充满墨水贮存器34的各个角落。此外，使用聚合物纤维使插入操作变得更简单，因而非常适合大量加工。

在毛细管存储件40中使用的聚酯纤维材料也是较容易处理的，因为该材料可以以称作棒料的长挤出物形式被传输，然后其被切断并插入墨水贮存器34中。此外，使用聚酯纤维作为毛细管存储件40使墨水容器的尺寸和形状的使用范围更广。墨水贮存器34的形状几乎可以是任何可挤出的形状。

本发明的聚酯纤维存储件40的尺寸可大于两英寸或更大一些。相反，使用泡沫材料作为存储件40需要粘结以得到更高的毛细管压力。粘结操作将使泡沫变平，使孔更小些。粘结加工将受限于使泡沫的厚度小于一英寸，因为要求穿透大于一英寸的厚度的热量和压力将使泡沫断开，使之不再适合作为毛细管存储件40。

墨水容器12使用相对低成本的双成分纤维46，该双成分纤维46优选为包括聚丙烯芯和聚对苯二甲酸乙二醇酯外皮。单纤维在接触点被热粘结以形成具有好的毛细作用性能的无支撑结构。选用纤维46的材料为天然亲水性的以喷出墨水。选用特殊的纤维46的材料以具有比喷出墨水的表面张力要大的表面能量。使用天然亲水性毛细管存储件40允许在不需要通常在例如聚氨酯泡沫的亲水性较小的材料中使用的特殊的真空充填技术就能快速地使墨水充满贮存器34。亲水性较小的材料通常要求在墨水中增加表面活性剂或者是处理毛细管存储件以提高可湿性或亲水性。表面活性剂将使墨水成分从其最优化成分改变。

此外，为毛细管存储件40选用的纤维46的材料对喷墨的反应性比通常在这种应用中使用的其它材料的要小。在这种情况下，墨水成分与毛细管存储件起反应，最初放入泡沫的墨水不同于从泡沫中取走以补充打印头24的墨水。这种墨水的污染将导致打印头寿命的缩短和打印质量的降低。

最后，本发明的毛细管存储件使用制造成本比泡沫类型的贮存器要低的挤出的聚合物。此外，这些挤出的聚合物将对环境更友好，并且花费的制造能量比先前使用的泡沫类型的存储件的要少。

Claims (15)

1.制造毛细管件40的一种方法，毛细管件40在给喷墨打印头24提供墨水的墨水贮存器34中使用，该方法包括：

挤压出三维毛细管件70；和

以与墨水贮存器34的至少一个尺寸相适合的分离长度切断挤出物70；

2.如权利要求1所述的方法，还包括形成具有长度、宽度和高度尺寸的墨水贮存器34，其中三维毛细管件挤出物70具有等于墨水贮存器34的宽度和高度尺寸的第一和第二尺寸，并且其中挤出长度与墨水贮存器34的长度尺寸相适合。

3.如权利要求1所述的方法，其中毛细管件40由至少一条连续纤维46限定，连续纤维46在接触点处自身粘结以形成自支撑结构。

4.如权利要求3所述的方法，其中在挤出毛细管件70之前，该方法还包括将至少一条连续纤维46变成挤出物70的形状，该挤出物70具有在接触点处自身热熔结的至少一条连续纤维46，在冷却时形成自支撑结构。

5.如权利要求1所述的方法，还包括将毛细管件40插入墨水贮存器34中。

6.如权利要求5所述的方法，还包括用墨水充满墨水贮存器34，使毛细管件40在其中吸墨。

7.如权利要求1所述的方法，其中墨水贮存器34具有顶部和底部，其底部具有设置于其中的流体出口36，并且其中三维毛细管件40由具有纤维定向的纤维网46形成，还包括把三维毛细管件插入墨水贮存器34中，该三维毛细管件的纤维定向与流体出口36相互垂直。

8.如权利要求1所述的方法，其中在挤出三维毛细管件40之前，该方法还包括形成双成分纤维网46，每条纤维具有被外皮材料52包围的芯材料50，纤维网46具有纤维定向轴44，加热该双成分纤维网46，使单纤维在接触点处彼此热熔结。

9.如权利要求8所述的方法，其中在挤出由加热形成挤出物形状的双成分纤维网46组成的三维毛细管件40之后，该方法还包括使三维毛细管件40冷却以形成具有互相连通的空隙空间48的自支撑结构。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述三维毛细管件40是在墨水贮存器34中用于保持墨水的纤维网46，该纤维网46在接触点处彼此热熔结以限定毛细管存储件40来贮存墨水，该纤维网46的至少一条纤维是双成分纤维，该双成分纤维具有芯材料50和至少部分包围芯材料50的外皮材料52，芯材料50为聚丙烯，而外皮材料52材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

11.一种制造给喷墨打印头24提供墨水的墨水容器12的方法，该方法包括：

形成纤维网46，该纤维网46在接触点处彼此热熔结以限定毛细管存储件40来贮存墨水；

把纤维网46插入到墨水贮存器34中；和

使墨水充满贮存器34，其中墨水被吸进纤维网46中的间隙空间。

12.如权利要求11所述的方法，其中形成纤维网46，包括：

形成具有被外皮材料52包围的芯材料50的双成分纤维46；

将双成分纤维46集聚成纤维网40；

加热双成分纤维46以在接触点处熔结；和

冷却双成分纤维46以形成自支撑三维结构。

13.如权利要求11所述的方法，其中纤维网40包括至少一条纤维46，该纤维46是具有芯材料50和至少部分包围芯材料50的外皮材料52的双成分纤维，芯材料50为聚丙烯，而外皮材料52为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

14.一种制造给喷墨打印头24提供墨水的墨水容器12的方法，该方法包括：

形成具有长、宽和高尺寸的墨水贮存器34，该墨水贮存器34具有流体出口36以使墨水沿高度尺寸方向从墨水贮存器34中流出；

挤出毛细管材料40，该毛细管材料40具有挤出宽度和正交于挤出长度尺寸的高度尺寸，其中挤出宽度与墨水贮存器34的宽度尺寸相适合；和

以与墨水贮存器34的长度尺寸相适合的分离长度切断挤出物。

15.如权利要求14所述的方法，还包括将切断的挤出毛细管材料70插入墨水贮存器34，该毛细管材料的挤出长度尺寸与流体出口36相互垂直。

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