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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tintenbehälter Liefern von Tinte zu Tintenstrahldruckern. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Tintenbehälter, die
ein Netzwerk aus mittels Wärme verbundenen
Fasern verwenden, zum Halten und Liefern der gesteuerten Ausgabe
von Tinte aus dem Tintenbehälter.
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Tintenstrahldrucker
verwenden häufig
einen Tintenstrahldruckkopf, der innerhalb eines Wagens befestigt
ist, der rückwärts und
vorwärts über ein
Druckmedium bewegt wird, wie z. B. Papier. Wenn der Druckkopf über das
Medium bewegt wird, aktiviert ein Steuersystem den Druckkopf um
Tintentröpfchen
auf das Medium aufzubringen oder auszustoßen, um Bilder und Text zu
erzeugen. Tinte wird zu dem Druckkopf durch einen Vorrat von Tinte
geliefert, der entweder durch den Wagen getragen wird oder an dem
Drucksystem befestigt ist, so daß er sich nicht mit dem Wagen
bewegt.
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Für den Fall,
daß der
Tintenvorrat nicht mit dem Wagen getragen wird, kann der Tintenvorrat
in dauerhafter Fluidkommunikation mit dem Druckkopf sein, durch
die Verwendung eines Kanals, um den Druckkopf ständig wieder aufzufüllen. Alternativ
kann der Druckkopf intermittierend mit dem Tintenvorrat verbunden
sein, durch Positionieren des Druckkopfs nahe einer Füllstation,
was eine Verbindung des Druckkopfs mit dem Tintenvorrat ermöglicht.
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Für den Fall,
daß der
Tintenvorrat mit dem Wagen getragen wird, kann der Tintenvorrat
einstückig
mit dem Druckkopf sein, woraufhin der gesamte Druckkopf und der
Tintenvorrat ausgetauscht werden, wenn die Tinte erschöpft ist.
Alterna tiv kann der Tintenvorrat mit einem Wagen getragen werden
und kann separat aus dem Druckkopf ausgetauscht werden. Für den Fall,
daß der
Tintenvorrat separat austauschbar ist, wird der Tintenvorrat ausgetauscht,
wenn er erschöpft
ist, und der Druckkopf wird am Ende der Druckkopflebensdauer ausgetauscht.
Unabhängig
davon, wo der Tintenvorrat innerhalb des Drucksystems angeordnet
ist, ist es wichtig, daß der
Tintenvorrat zuverlässig
einen Vorrat von Tinte zu dem Tintenstrahldruckkopf liefert.
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Zusätzlich zu
dem Liefern von Tinte zu dem Tintenstrahldruckkopf liefert der Tintenvorrat
häufig
zusätzliche
Funktionen innerhalb des Drucksystems, wie z. B. das Beibehalten
eines negativen Drucks, der häufig
als ein Gegendruck bezeichnet wird, innerhalb des Tintenvorrats
und des Tintenstrahldruckkopfs. Dieser negative Druck muß ausreichend
sein, so daß ein
Kopfdruck, der dem Tintenvorrat zugeordnet ist, auf einem Wert gehalten
wird, der niedriger ist als der atmosphärische Druck, um ein Lecken
von Tinte entweder aus dem Tintenvorrat oder aus dem Tintenstrahldruckkopf
zu verhindern, das häufig
als Sabbern bezeichnet wird. Der Tintenvorrat ist erforderlich,
um einen negativen Druck oder einen Gegendruck über einen breiten Bereich von Temperaturen
und atmosphärischen
Drücken
zu liefern, die der Tintenstrahldrucker während der Speicherung und Operation
erfährt.
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Ein
Mechanismus zum Erzeugen von negativem Druck, der bislang verwendet
wurde, ist ein poröses Bauglied,
wie z. B. ein tintenabsorbierendes Bauglied, das eine Kapillarkraft
erzeugt. Ein solches tintenabsorbierendes Bauglied ist ein retikulierter
Polyurethanschaum, der in dem U.S.-Patent
4,771,295 mit dem Titel „Thermal
Inkjet Pen Body Construction Having Improved Ink Storage and Feed
Capability" an Baker
u.a., eingereicht am 13. September 1988 und dem Bevollmächtigten
der vorliegenden Erfindung zugewiesen, erörtert wird.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP 0 756 935 offenbart
einen Tintenabsorbierer für
einen Tintentank. Der Tintenabsorbierer weist eine Außenoberfläche gleich
oder entsprechend einer Form einer Innenoberfläche des Gehäuses des Tintentanks auf und
ist aus einem Fasermaterial hergestellt. Das Fasermaterial wird
durch Komprimieren eines Faserkörpers
und thermisches Formen von zumindest einer Oberfläche desselben
erhalten. Das Verfahren zum Erzeugen des Tintenabsorbierers weist
das Formen eines kontinuierlichen Faseraggregats einer Stabform
oder einer Plattenform mit Elastizität, das Schneiden des Faseraggregats,
um einen Faserkörper
zu bilden, und das Unterziehen des Faserkörpers einer Kompression und
einem thermische Formen auf, um den Faserkörper mit einer Außenoberfläche bereitzustellen,
die der Form des Inneren des Tintentankgehäuses entspricht.
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Das
japanische Patent Nr.
7323566 offenbart
einen Tintentank für
einen Tintenstrahldruckkopf, der ein tintenabsorbierendes Bauglied
umfaßt.
Das tintenabsorbierende Bauglied ist äußerst effizient und weist eine ausreichende
Ablösefestigkeit
und einen Dichtebereich auf, um keine ölige Aufbringung auf dessen
Oberfläche zur
Zeit der Herstellung zu erzeugen. Es ist ferner unnötig, das
tintenabsorbierende Bauglied zu waschen. Das tintenabsorbierende
Bauglied enthält
ein wärmeschmelzbares
Filzfasermaterial in einem thermisch verschmolzenen Zustand.
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Es
besteht ein ständig
gegenwärtiger
Bedarf nach Tintenvorräten,
die kostengünstige
Materialien verwenden und relativ einfach herzustellen sind, wodurch
die Tintenvorratskosten reduziert werden, was dazu neigt, die Druckkosten
pro Seite zu reduzieren. Zusätzlich
dazu sollten diese Tintenbehälter
volumetrisch effizient sein, um einen relativ kompakten Tintenvorrat
zum Reduzieren der Gesamtgröße des Drucksystems
herzustellen. Zusätzlich
dazu sollten diese Tintenvorräte
in der Lage sein, in unterschiedlichen Formfaktoren hergestellt
zu werden, so daß die
Größe des Drucksystems
optimiert werden kann. Schließlich
sollten diese Tintenvor räte
mit Tinten kompatibel sein, die in Tintenstrahldrucksystemen verwendet
werden, um eine Verschmutzung dieser Tinten zu verhindern. Eine
Verschmutzung der Tinte neigt dazu, die Lebensdauer des Tintenstrahldruckkopfs
zu reduzieren sowie die Druckqualität zu reduzieren.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen
eines Kapillarbauglieds zur Verwendung in einem Tintenreservoir
zum Liefern von Tinte zu einem Tintenstrahldruckkopf, wobei das
Verfahren folgende Schritte aufweist: Extrudieren eines dreidimensionalen
rechteckigen kapillaren Bauglieds; Schneiden der Extrusion bei einer
bestimmten Länge,
um ein Kapillarbauglied bereitzustellen, das an zumindest eine Abmessung
eines Tintenreservoirs angepaßt
ist; und Einfügen
des Kapillarbauglieds in das Tintenreservoir.
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Ein
anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum
Herstellen eines auswechselbaren Tintenbehälters, der, wenn er in einen
Tintenstrahldrucker eingefügt
ist, Tinte zu einem Tintenstrahldruckkopf liefert, der separat aus
dem Tintenbehälter
auswechselbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bilden eines Netzwerks aus Fasern, die miteinander an Kontaktpunkten
mittels Wärme
verbunden werden, um ein rechteckiges Kapillarspeicherungsbauglied
zum Speichern von Tinte zu definieren, wobei der Bildungsschritt
das Extrudieren eines dreidimensionalen rechteckigen Kapillarbauglieds
umfaßt;
Einfügen
des Netzwerks aus Fasern in ein Tintenreservoir; und Füllen von
Tinte in das Reservoir, wobei Tinte in Zwischenräume innerhalb des Netzwerks
aus Fasern gezogen wird.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen
eines Tintenbehälters
zum Liefern von Tinte zu einem Tintenstrahldruckkopf, wobei das
Verfahren folgende Schritte aufweist: Bilden eines Tintenreservoirs,
das Längen-,
Breiten- und Höhen-Abmessungen
aufweist, wobei das Tintenreservoir einen Fluidauslaß aufweist,
der ermöglicht,
daß Tinte
von dem Tintenreservoir entlang der Höhenabmessung fließt; Extrudieren
eines rechteckigen Kapillarmaterials, das eine Extrusions-Breiten-
und -Höhen-Abmessung
orthogonal zu der Extrusions-Längen-Abmessung
aufweist, wobei die Extrusionsbreite an die Breitenabmessung des
Tintenreservoirs angepaßt
ist; und Schneiden der Extrusion in einer bestimmten Länge, die
an die Längenabmessung
des Tintenreservoirs angepaßt
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist ein exemplarisches
Ausführungsbeispiel
eines Tintenstrahldruckers, der den Tintenbehälter der vorliegenden Erfindung
einlagert.
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2 ist eine schematische
Darstellung des Tintenbehälters
der vorliegenden Erfindung und eines Tintenstrahldruckkopfs, der
Tinte von dem Tintenbehälter
empfängt,
um ein Drucken auszuführen.
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3 ist eine auseinandergezogene
Ansicht des Tintenbehälters
der vorliegenden Erfindung, die ein Tintenreservoir, ein Netzwerk
von geschmolzenen Fasern zur Einfügung in das Reservoir und eine
Reservoirabdeckung zum Einschließen des Reservoirs zeigt.
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4A stellt das Netzwerk der
geschmolzenen Fasern dar, das in 3 gezeigt
ist.
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4B ist eine wesentlich vergrößerte, perspektivische
Ansicht entnommen entlang der Linien 4B-4B des Netzwerks aus geschmolzenen
Fasern, das in 4A gezeigt
ist, die in das Tintenreservoir eingefügt sind, das in 3 gezeigt ist.
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5A ist ein Querschnitt einer
einzelnen Faser entnommen entlang der Linien 5-5 aus 4.
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5B ist ein alternatives
Ausführungsbeispiel
einer Faser, die in 4 gezeigt
ist, die einen Kreuz-geformten oder X-geformten Kernabschnitt aufweist.
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6 ist ein Querschnitt eines
Paares von Fasern, die an einem Kontaktpunkt verschmolzen sind,
entnommen entlang der Linien 6-6 gezeigt in 4.
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7 ist eine vereinfachte
Darstellung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Füllen des
Tintenvorrats, der in 3 gezeigt
ist.
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8 ist eine schematische
Darstellung des Tintenbehälters,
der in 3 fluidisch gekoppelt
mit einem Tintenstrahldruckkopf gezeigt ist.
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9 ist eine schematische
Darstellung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des
Tintenbehälters
der vorliegenden Erfindung, der in 3 gezeigt
ist.
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10 ist eine perspektivische
Ansicht einer Extrusion der vorliegenden Erfindung, die in perspektivischer
Ansicht gezeigt ist, bevor sie geschnitten wird, um ein Kapillarspeicherungsbauglied
zu bilden.
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11 ist ein Flußdiagramm,
das das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des
Tintenbehälters
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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1 ist eine perspektivische
Ansicht eines exemplarischen Ausführungsbeispiels eines Drucksystems 10,
das mit offener Abdeckung gezeigt ist, das zumindest einen Tintenbehälter 12 der
vorliegenden Erfindung umfaßt.
Vor dem Erörtern
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des Tintenbehälters 12 ist
es hilfreich, den Tintenbehälter
detaillierter zu erörtern.
Das Drucksystem 10 umfaßt zumindest einen Tintenstrahldruckkopf
(nicht gezeigt), der in dem Druckerabschnitt 14 installiert
ist. Der Tintenstrahldruckkopf spricht auf Aktivierungssignale von
dem Druckerabschnitt 14 an, um Tinte auszustoßen. Der
Tintenstrahldruckkopf wird mit Tinte durch den Tintenbehälter 12 wieder
aufgefüllt.
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Der
Tintenstrahldruckkopf ist vorzugsweise in einem beweglichen Wagen 18 installiert
und wird relativ zu einem Druckmedium bewegt, wie in 1 gezeigt ist. Alternativ
ist der Tintenstrahldruckkopf befestigt und das Druckmedium wird
an dem Druckkopf vorbeibewegt, um ein Drucken durchzuführen. Der
Tintenstrahldruckerabschnitt 14 umfaßt eine Medienablage 20 zum
Empfangen eines Druckmediums 22. Wenn das Druckmedium 22 schrittweise
durch die Druckzone bewegt wird, bewegt der bewegliche Wagen den
Druckkopf relativ zu dem Druckmedium 22. Der Druckerabschnitt 14 aktiviert
selektiv den Druckkopf, um Tinte auf das Druckmedium aufzubringen,
um dadurch ein Drucken durchzuführen.
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Das
Drucksystem 10, das in 1 gezeigt
ist, ist mit zwei auswechselbaren Tintenbehältern 12 gezeigt,
die einen Tintenbehälter 12 für schwarze
Tinte und einen Dreifarbenpartitionierten Tintenbehälter 12 darstellen,
der cyanfarbene, magentafarbene und gelbe Tinte enthält, wodurch
ein Drucken mit vier Farbmitteln ermöglicht wird. Das Verfahren
und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind an Drucksysteme 10 anwendbar,
die andere Anordnungen verwenden, wie z. B. Drucksysteme, die mehr
oder weniger als vier Tintenfarben verwenden, wie z. B. beim Drucken
mit hoher Wiedergabetreue, das üblicherweise
sechs oder mehr Farben verwendet.
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2 ist eine schematische
Darstellung des Drucksystems 10, das den Tintenvorrat oder
Tintenbehälter 12,
einen Tintenstrahldruckkopf 24 und eine Fluidverbindung 26 umfaßt, zum
fluidischen Verbinden des Tintenbehälters 12 und des Druckkopfs 24.
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Der
Druckkopf 24 umfaßt
ein Gehäuse 28 und
einen Tintenausstoßabschnitt 30.
Der Tintenausstoßabschnitt 30 spricht
auf Aktivierungssignale durch den Druckerabschnitt 14 an,
zum Ausstoßen
von Tinte, um ein Drucken durchzuführen. Das Gehäuse 28 definiert
ein kleines Tintenreservoir zum Enthalten von Tinte 32, die
durch den Ausstoßabschnitt 30 verwendet
wird, zum Ausstoßen
von Tinte. Wenn der Tintenstrahldruckkopf 24 Tinte ausstößt oder
die Tinte 32 verbraucht, die in dem Gehäuse 28 gespeichert
ist, füllt
der Tintenbehälter 12 den
Druckkopf 24 wieder auf. Ein Volumen aus Tinte, das in
dem Tintenvorrat 12 enthalten ist, ist üblicherweise bedeutend größer als
ein Volumen aus Tinte, das innerhalb des Gehäuses 28 enthalten
ist. Daher ist der Tintenbehälter 12 ein
primärer
Vorrat von Tinte für
den Druckkopf 24.
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Der
Tintenbehälter 12 umfaßt ein Reservoir 34,
das einen Fluidauslaß 36 und
einen Lufteinlaß 38 aufweist.
Innerhalb des Reservoirs 34 ist ein Netzwerk aus Fasern
aufgebracht, die miteinander an Kontaktpunkten mittels Wärme verbunden
sind, um ein Kapillarspeicherungsbauglied 40 zu definieren.
Das Kapillarspeicherungsbauglied 40 führt verschiedene wichtige Funktionen
innerhalb des Tintenstrahldrucksystems 10 aus. Das Kapillarspeicherungsbauglied 40 muß ausreichend
Kapillarität
aufweisen, um Tinte zu halten, um ein Tintenlecken aus dem Reservoir 34 während der
Einfügung
und des Entfernens des Tintenbehälters 12 aus
dem Drucksystem 10 zu verhindern. Diese Kapillarkraft muß ausreichend
groß sein,
um ein Tintenlecken auf dem Tintenreservoir 34 über eine
breite Vielzahl von Umgebungsbedingungen zu verhindern, wie z. B.
Temperatur- und Druck-Änderungen.
Die Kapillare sollte ausreichend sein, um Tinte innerhalb des Tintenbehälters 12 zu halten,
für alle
Orientierungen des Reservoirs 34, sowie Stöße und Vibrationen
aushalten, die der Tintenbehälter 12 während der
Handhabung erfahren kann.
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Sobald
der Tintenbehälter 12 in
dem Drucksystem 10 installiert ist und fluidisch mit dem
Druckkopf mittels der Fluidverbindung 26 gekoppelt ist,
sollte das Kapillarspeicherungsbauglied 40 ermöglichen,
daß Tinte von
dem Tintenbehälter 12 zu
dem Tintenstrahldruckkopf 24 fließt. Wenn der Tintenstrahldruckkopf 24 Tinte aus
dem Ausstoßabschnitt 30 ausstößt, wird
ein negativer Überdruck,
der manchmal als Gegendruck bezeichnet wird, in dem Druckkopf 24 erzeugt.
Dieser negative Überdruck
innerhalb des Druckkopfs 24 sollte ausreichend sein, um
die Kapillarkraft zu überwinden,
die Tinte innerhalb des Kapillarbauglieds 40 hält, wodurch
ermöglicht
wird, daß Tinte
von dem Tintenbehälter 12 in
den Druckkopf 24 fließt,
bis ein Gleichgewicht erreicht wird. Sobald ein Gleichgewicht erreicht
ist und der Überdruck
innerhalb des Druckkopfs 24 gleich zu der Kapillarkraft
ist, die die Tinte innerhalb des Tintenbehälters 12 hält, fließt keine
Tinte mehr von dem Tintenbehälter 12 zu
dem Druckkopf 24. Der Überdruck
in dem Druckkopf 24 hängt
dabei allgemein von der Rate des Tintenausstoßes aus dem Tintenausstoßabschnitt 30 ab.
Wenn sich die Druckrate oder die Tintenausstoßrate erhöht, wird der Überdruck
innerhalb des Druckkopfs negativer, wodurch verursacht wird, daß Tinte
bei einer höheren Rate
zu dem Druckkopf 24 von dem Tintenbehälter 12 fließt. Bei
einem bevorzugten Tintenstrahldrucksystem 10 erzeugt der
Druckkopf 24 einen maximalen Gegendruck, der gleich 10
Zoll Wasser ist, oder einen negativen Gegendruck, der gleich 10
Zoll Wasser ist.
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Der
Druckkopf 24 kann eine Regulierungsvorrichtung aufweisen,
die in demselben umfaßt
ist, um Umgebungsänderungen
zu kompensieren, wie z. B. Temperatur- und Druck-Schwankungen. Wenn
diese Schwankungen nicht kompensiert werden, dann kann ein ungesteuertes
Lecken von Tinte aus dem Druckkopfausstoßabschnitt 30 auftreten.
Bei manchen Konfigurationen des Drucksystems 10 umfaßt der Druckkopf 24 keine
Regulierungsvorrichtung. Statt dessen wird das Kapillarbauglied 40 verwendet,
um einen negativen Gegendruck in dem Druckkopf 24 über normale
Druck- und Temperatur-Abweichungen beizubehalten. Die Kapillarkraft
des Kapillarbauglieds 40 neigt dazu, Tinte zurück in das
Kapillarbauglied zu ziehen, wodurch ein leichter negativer Gegendruck
innerhalb des Druckkopfs 24 erzeugt wird. Dieser leichte
negative Gegendruck neigt dazu, zu verhindern, daß Tinte
während Änderungen
der atmosphärischen
Zustände
aus dem Ausstoßabschnitt 30 leckt
oder sabbert, wie z. B. bei Druckänderungen oder Temperaturänderungen.
Das Kapillarbauglied 40 sollte einen ausreichenden Gegendruck
oder einen negativen Überdruck
in dem Druckkopf 24 liefern, um ein Sabbern während der
normalen Speicherungs- und Betriebs-Zustände zu verhindern.
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Das
Ausführungsbeispiel
in 2 zeigt einen Tintenbehälter 12 und
einen Druckkopf 24, die jeweils getrennt austauschbar sind.
Der Tintenbehälter 12 wird
ausgetauscht, wenn er erschöpft
ist, und der Druckkopf 24 wird am Ende seiner Lebensdauer
ausgetauscht. Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung sind an Tintenstrahldrucksysteme 10 anwendbar,
die andere Konfigurationen aufweisen als jene, die in 2 gezeigt sind. Zum Beispiel
können
der Tintenbehälter 12 und
der Druckkopf 24 in einer einzelnen Druckkassette integriert
sein. Die Druckkassette, die den Tintenbehälter 12 und den Druckkopf 24 umfaßt, wird dann
ausgetauscht, wenn die Tinte innerhalb der Kassette erschöpft ist.
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Der
Tintenbehälter 12 und
der Druckkopf 24, die in 2 gezeigt
sind, enthalten eine Einfarbentinte. Alternativ kann der Tintenbehälter 12 in
drei separate Kammern partitioniert sein, wobei jede Kammer eine
unterschiedliche Tintenfarbe enthält. In diesem Fall sind drei
Druckköpfe 24 erforderlich,
wobei jeder Druckkopf in Fluidkommunikation mit einer unterschiedlichen
Kammer innerhalb des Tintenbehälters 12 ist.
Andere Konfigurationen sind ebenfalls möglich, wie z. B. mehr oder
weniger Kammern, die dem Tintenbehälter 12 zugeordnet
sind, sowie das Partitionieren des Druckkopfs und das Liefern separater
Tintenfarben zu unterschiedlichen Abschnitten des Druckkopfs oder
des Ausstoßabschnitts 30.
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3 ist eine auseinandergezogene
Ansicht des Tintenbehälters 12,
der in 2 gezeigt ist.
Der Tintenbehälter 12 umfaßt einen
Tintenreservoirabschnitt 34, wobei das Kapillarbauglied 40 und
ein Deckel 42 einen Lufteinlaß 38 aufweisen, um
den Eintritt von Luft in das Tintenreservoir 34 zu ermöglichen.
Das Kapillarbauglied 40 ist in das Tintenreservoir 34 eingefügt. Das
Reservoir 34 ist mit Tinte gefüllt, wie Bezug nehmend auf 7 detaillierter erörtert wird,
und der Deckel 42 ist auf dem Tintenreservoir 34 plaziert,
um das Reservoir abzudichten. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind sowohl die Höhen-,
Breiten- und Längen-Abmessungen,
angezeigt durch H, W bzw. L alle größer als 1 Zoll (2,54 cm), um
einen Hochkapazitäts-Tintenbehälter 12 bereitzustellen.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Kapillarbauglied 40 der vorliegenden Erfindung
aus einem Netzwerk aus Fasern gebildet, die an Kontaktpunkten miteinander
mittels Wärme
verbunden sind. Diese Fasern sind vorzugsweise aus einer Bikomponentenfaser
gebildet, die eine Hülle
aufweist, die aus Polyester gebildet ist, die z. B. aus Polyethylenterephthalat
(PET) oder einem Copolymer desselben, und einem Kernmaterial, das
aus einem kostengünstigen
thermoplastischen Polymer mit geringer Schrumpfung und hoher Festigkeit
gebildet ist, vorzugsweise Polypropylen oder Polybutylenterephthalat.
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Das
Netzwerk aus Fasern wird vorzugsweise unter Verwendung eines Schmelzblase-Faserprozeß gebildet.
Für einen
solche Schmelzblase-Faserprozeß kann
es wünschenswert
sein, ein Kernmaterial mit einem Schmelzindex ähnlich zu dem Schmelzindex
des Umhüllungspolymers
auszuwählen.
Unter Verwendung eines solchen Schmelzblase-Faserprozesses ist die
Hauptanforderung an das Kernmaterial, daß es kristallisiert, wenn es
extrudiert wird, oder daß es
während
des Schmelzblaseprozesses kristallisierbar ist. Daher können auch
andere hochkristalline thermoplastische Polymere, wie z. B. hochdichtes
Polyethylenterephthalat und Polyamid, wie z. B. Nylon und Nylon
66, verwendet werden. Polypropylen ist aufgrund seiner geringen
Kosten und seiner leichten Verarbeitbarkeit ein bevorzugtes Kernmaterial.
Zusätzlich
dazu liefert die Verwendung eines Polypropylen-Kernmaterials eine
Kernfestigkeit, die die Herstellung von feinen Fasern unter Verwendung verschiedener
Schmelzblasetechniken ermöglicht.
Das Kernmaterial sollte ferner in der Lage sein, eine Verbindung
auch mit dem Umhüllungsmaterial
zu bilden.
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4B ist eine bedeutend vereinfachte
Darstellung des Netzwerks aus Fasern, die das Kapillarbauglied 40 bilden,
die im Ausschnitt deutlich vergrößert entnommen
entlang der Linien 4B-4B des Kapillarbauglieds 40 gezeigt
ist, das in 4A gezeigt
ist. Das Kapillarbauglied 40 ist aus einem Netzwerk aus
Fasern aufgebaut, bei dem jede individuelle Faser 46 mit
anderen Fasern an Kontaktpunkten Wärme-verbunden oder Wärme-verschmolzen
ist. Das Netzwerk aus Fasern 46, die das Kapillarbauglied 40 bilden,
kann aus einer einzelnen Faser 46 gebildet sein, die zurück auf sich
selbst gewickelt wird, oder kann aus einer Mehrzahl von Fasern 46 gebildet
sein. Das Netzwerk aus Fasern bildet eine selbstunterhaltende Struktur,
die eine allgemeine Faserorientierung aufweist, die durch den Pfeil 44 dargestellt
ist. Die selbstunterhaltende Struktur, die durch das Netzwerk aus
Fasern 46 definiert ist, definiert Beabstandungen oder
Zwischenräume
zwischen den Fasern 46, die einen gewundenen Zwischenweg
bilden. Dieser Zwischenweg ist gebildet, um ausgezeichnete Kapillareigenschaften
aufzuweisen, zum Halten von Tinte innerhalb des Kapillarbauglieds 40.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird das Kapillarbauglied 40 unter Verwendung eines Schmelzblaseprozesses
gebildet, durch den die individuellen Fasern 46 miteinander
Wärme-verbunden
oder -geschmolzen werden, um an verschiedenen Kontaktpunkten durch
das Netzwerk aus Fasern verschmolzen zu werden. Dieses Netzwerk
aus Fasern, wenn es durch eine Form geführt und abgekühlt wird,
härtet
aus, um eine selbstunterhaltende dreidimensionale Struktur zu bilden.
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5A stellt einen Querschnitt
entnommen entlang der Linien 5A-5A in 4 dar,
um einen Querschnitt einer individuellen Faser 46 darzustellen.
Jede individuelle Faser 46 ist eine Bikomponentenfaser,
die einen Kern 50 und eine Umhüllung 52 aufweist.
Die Größe der Faser 46 und
der relative Abschnitt der Umhüllung 52 und
des Kerns 50 wurden extrem übertrieben, für eine bessere
Darstellungsklarheit. Das Kernmaterial weist vorzugsweise 30 und
bis 90 Gewichtsprozent des Gesamtfaserinhalts auf. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
weist jede individuelle Faser 46 durchschnittlich einen
Durchmesser von 12 μm
oder weniger auf.
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5B stellt eine alternative
Faser 46 dar, die ähnlich
zu der Faser 46 ist, die in 5A gezeigt
ist, außer
daß die
Faser 46 in 5B einen
Kreuz- oder x-förmigen
Querschnitt anstatt eines kreisförmigen
Querschnitts aufweist. Die Faser 46, die in 5B gezeigt ist, weist einen
nicht-runden oder kreuzförmigen
Kern 50 und eine Umhüllung 52 auf,
die das Kernmaterial 50 vollständig abdecken. Verschiedene
andere alternative Querschnitte können ebenfalls verwendet werden,
wie z. B. eine drei-lappige oder y-förmige Faser, oder eine h-förmige Querschnittfaser,
um nur einige zu nennen. Die Verwendung von nicht-runden Fasern
führt zu
einem erhöhten
Oberflächenbereich
bei der fasrigen Oberfläche.
Der Kapillardruck und das Absorptionsvermögen des Netzwerks aus Fasern 40 werden
direkt proportional zu der benetzbaren Faseroberfläche erhöht. Daher neigt
die Verwendung von nicht-runden Fasern dazu, den Kapillardruck und
das Absorptionsvermögen
des Kapillarbauglieds 40 zu verbessern.
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Ein
anderes Verfahren zum Verbessern des Kapillardrucks und des Absorptionsvermögens ist
das Reduzieren eines Durchmessers der Faser 46. Bei einer
konstanten Fasermassendichte oder einem konstanten Gewicht verbessert
die Verwendung kleinerer Fasern 46 den Oberflächenbereich
der Faser. Kleinere Fasern 46 neigen dazu, eine einheitlichere
Retention zu schaffen. Daher, durch Ändern des Durchmessers der
Faser 46 sowie durch Ändern
der Form der Faser 46, kann der gewünschte Kapillardruck für das Drucksystem 10 erreicht
werden.
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6 stellt das Wärme-Schmelzen
oder das Wärme-Verschmelzen
individueller Fasern 46 dar. 6 ist
ein Querschnitt entnommen entlang der Linien 66 an einem
Kontaktpunkt zwischen zwei individuellen Fasern. Jede individuelle
Faser 46 weist einen Kern 50 und eine Umhüllung 52 auf.
An einem Kontaktpunkt zwischen den zwei Fasern 46 wird
das Umhüllungsmaterial 52 mit
dem Umhüllungsmaterial
der benachbarten Faser 46 zusammen-geschmolzen oder -verschmolzen.
Das Verschmelzen von individuellen Fasern wird erreicht, ohne die
Verwendung eines Haftmittels oder von Verbindungsmitteln. Ferner
werden individuelle Fasern 46 zusammengehalten, ohne jegliche
Halteeinrichtungen zu erfordern, wodurch eine selbstunterhaltende Struktur
gebildet wird.
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7 ist eine schematische
Darstellung des Prozesses zum Füllen
von Tinte in den Tintenbehälter 12 der
vorliegenden Erfindung. Der Tintenbehälter 12 ist mit dem
Kapillarbauglied 40 eingefügt in das Reservoir 34 gezeigt.
Der Deckel 42 ist entfernt gezeigt. Tinte wird zu dem Reservoir 34 durch
einen Tintenbehälter 54 geliefert,
der einen Tintenvorrat 56 aufweist, der in demselben enthalten
ist. Ein Fluidkanal 58 ermöglicht, daß Tinte von dem Tintenvorrat 54 in
das Reservoir 34 fließt.
Wenn Tinte in das Reservoir fließt, wird Tinte in die Zwischenräume 48 zwischen
den Fasern 46 des Netzwerks aus Fasern 40 durch
die Kapillarität
dieses Netzwerks aus Fasern gezogen. Sobald das Kapillarbauglied 40 nicht
mehr in der Lage ist, Tinte zu absorbieren, wird der Tintenfluß aus dem
Tintenbehälter 54 eingestellt.
Der Deckel 42 wird dann auf das Tintenreservoir 34 plaziert.
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Obwohl
das Verfahren zum Füllen
des Tintenreservoirs 34 ohne den Deckel 42 durchgeführt werden kann,
wie in 7 gezeigt ist,
kann das Reservoir 34 auch auf andere Weisen gefüllt werden.
Zum Beispiel kann das Reservoir alternativ mit dem Deckel 42 in
Position gefüllt
werden, und Tinte wird von dem Tintenvorrat 54 durch die
Luftentlüftung
aus dem Deckel 42 und in das Reservoir geliefert. Alternativ
kann das Reservoir 34 umgekehrt werden, und Tinte kann
von dem Tintenvorrat 54 durch den Fluidauslaß 36 und
in das Tintenreservoir 34 gefüllt werden. Sobald sich die
Tinte in dem Reservoir 34 befindet wird sie durch das Kapillarbauglied 40 absorbiert.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann während des anfänglichen
Füllens
des Tintenreservoirs 34 zur Zeit der Herstellung verwendet
werden, als ein Verfahren zum Wiederauffüllen des Tintenbehälters 12,
sobald die Tinte erschöpft
ist.
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Die
Verwendung des Kapillarmaterials
40 der vorliegenden Erfindung,
das vorzugsweise eine Bikomponentenfaser ist, die einen Polypropylenkern
und eine Polyethylenterephthalat-Umhüllung aufweist, vereinfacht
den Prozeß des
Füllens
des Tintenbehälters
bedeutend. Das Kapillarmaterial
40 der vorliegenden Erfindung
ist hydrophiler als der Polyurethanschaum, der vorangehend als ein
absorbierendes Material in thermischen Tintenstrahlstiften verwendet
wurde, wie z. B. jenen, die in dem U.S.-Patent Nr.
4,771,295 an Baker u.a. offenbart
sind, mit dem Titel "Thermal
Inkjet Pen Body Construction Having Improved Ink Storage and Feed Capability" erteilt am 13. September
1988 und dem Bevollmächtigen
der vorliegenden Erfindung zugewiesen. Polyurethanschaum weist in
seinem unbehandelten Zustand einen großen Tintenkontaktwinkel auf,
was es daher schwierig macht, Tintenbehälter zu füllen, die Polyurethanschaum
enthalten in denselben aufweisen, ohne teuere und zeitaufwendige
Schritte zu verwenden, wie z. B. Vakuumfüllen, um den Schaum zu benetzen.
Polyurethanschaum kann behandelt werden, um den Tintenkontaktwinkel
zu verbessern oder zu reduzieren; diese Behandlung zusätzlich zu
dem Erhöhen
der Herstellungskosten und der Komplexität neigt jedoch dazu, Unreinheiten
in die Tinte einzubringen, die dazu neigen, die Druckkopflebensdauer
zu reduzieren oder die Druckkopfqualität zu reduzieren. Die Verwendung
des Kapillarbauglieds
40 der vorliegenden Erfindung weist
einen relativ niedrigen Tintenkontaktwinkel auf, wodurch ermöglicht wird,
daß Tinte
ohne weiteres in dem Kapillarbauglied
40 absorbiert wird,
ohne eine Behandlung des Kapillarbauglieds
40 zu erfordern.
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8 zeigt ein Tintenstrahldrucksystem 10 in
Betrieb. Wenn der Tintenbehälter 12 ordnungsgemäß in dem
Tintenstrahldrucksystem 10 installiert ist, wird eine fluidische
Kopplung zwischen dem Tintenbehälter 12 und
dem Tintenstrahldruckkopf 24 mittels einem Fluidkanal 26 eingerichtet.
Diese selektive Aktivierung des Tropfenausstoßabschnitts 30 zum
Ausstoßen
von Tinte erzeugt einen negativen Überdruck innerhalb des Tintenstrahldruckkopfs 24.
Dieser negative Überdruck
zieht Tinte, die in den Zwischenräumen zwischen den Fasern 46 gehalten
wird, in das Kapillarspeicherungsbauglied 40. Tinte, die
durch den Tintenbehälter 12 zu
dem Tintenstrahldruckkopf 24 geliefert wird, füllt den
Tintenstrahldruckkopf 24 wieder auf. Wenn die Tinte das
Reservoir durch einen Fluidauslaß 36 verläßt, tritt
Luft durch ein Entlüftungsloch 38 ein,
um ein Tintenvolumen zu ersetzen, und tritt aus dem Reservoir 34 aus,
wodurch der Aufbau eines negativen Drucks oder eines negativen Überdrucks
innerhalb des Reservoirs 34 verhindert wird.
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9 ist eine schematische
Darstellung einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Herstellen des
Tintenvorrats 12 der vorliegenden Erfindung. Der Prozeß beginnt
mit der Bildung von einer oder mehreren Fasern durch die Faserbildungsvorrichtung 60.
Die Faser wird dann verwendet, um das Kapillarbauglied 40 zu bilden,
das in das Tintenreservoir 34 eingefügt ist. Die Faserbildungsvorrichtung 60 bildet
bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
eine Bikomponentenfaser, die ein Kernmaterial und ein Umhüllungsmaterial
aufweist. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Kernmaterial
ein Polypropylenkern und die Umhüllung
ist eine Polyesterumhüllung,
vorzugsweise Polyethylenterephthalat. Wie schematisch bei der Faserbildungsvorrichtung 60 dargestellt
ist, ist das Kernbildungsmaterial 62 mit dem Umhüllungsbildungsmaterial 64 eingehüllt, um
diese Bikomponentenfaser zu bilden, wie sie in 5A und 5B gezeigt
ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Faserbildungsvorrichtung 60 eine Vorrichtung zum
Schmelzblasen von Bikomponentenfasern, die in einen Hochgeschwindigkeitsluftstrom
extrudiert werden, der die Fasern dämpft, wodurch die Bildung von
feinen Bikomponentenfasern ermöglicht
wird. Die Fasern 46 werden auf eine Transportvorrichtung 66 aufgebracht,
wie z. B. ein Förderband.
Die individuellen Fasern 46 sind etwas verwickelt, weisen
aber eine allgemeine Faserorientierung entlang der Transportrichtung
auf, wie durch Pfeil 44 dargestellt ist.
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Das
Netz aus Fasern 46, das eine etwas willkürliche Orientierung
in zwei Dimensionen aufweist, wird gesammelt und in eine Formgebungsform 68 eingefügt, die
eine Extrusion 70 bildet, wie in 10 gezeigt ist. Die Formgebungsform 68 ist
bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
eine Warmluft- oder Dampf-Form, die die individuellen Fasern 46 erwärmt und
dieselben dann in eine gewünschte
Extrusionsform bildet. Die Extrusion, die in 10 gezeigt ist, ist eine rechteckige
Form, die eine Höhe
und eine Breite, dargestellt durch "h" und "w" zugeordnet zu denselben aufweist. Die
Extrusion 70 sollte eine entsprechende Form aufweisen, um
in das Tintenreservoir 34 eingefügt zu werden. Daher kann das
Tintenreservoir 34 in einer beliebigen Form gebildet sein,
die extrudierbar ist. Die Formgebungsform 68 erwärmt die
individuellen Fasern 46 so, daß die individuellen Fasern
miteinander an Kontaktpunkten Wärme-verbunden
oder Schmelz-verbunden werden.
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Die
Extrusion 70 wird dann durch eine Kühlungsvorrichtung 72 gekühlt, um
das Verbinden von Fasern einzuschränken, um dadurch sicherzustellen,
daß ausreichende
Zwischenräume 48 existieren,
wie in 4B gezeigt ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sprüht
die Kühlvorrichtung 72 ein
Kühlmittel,
wie z. B. Wasser oder Luft.
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Die
gekühlte
Extrusion 70 wird dann zu einer Schneidvorrichtung 76 geliefert,
die die Extrusion bei bestimmten Längen schneidet. Die Schneidvorrichtung
ist eine Säge,
ein Blatt oder eine andere herkömmliche Schneidvorrichtung
zum Schneiden der Extrusion 70. Wie in 10 gezeigt ist, ist die Extrusion, die
auf eine Länge "L" geschnitten wird, geeignet, um in das
Tintenreservoir 34 einzupassen, das eine entsprechende
Längenabmessung
aufweist. Die Einpassung der Extrusion 70 in das Tintenreservoir 34 hängt allgemein
davon ab, ob eine Komprimierung des Kapillarbauglieds 40 erwünscht ist,
um einen Kapillargradienten innerhalb des Kapillarbauglieds 40 bereitzustellen.
Daher wird die Extrusion 70 etwas größer geschnitten als die Länge des Kapillarreservoirs 34,
wenn eine Komprimierung erforderlich ist, oder wird gleich oder
etwas kleiner geschnitten als das Kapillarreservoir 34,
wenn keine Komprimierung erforderlich ist.
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Die
geschnittene Extrusion stellt das Kapillarbauglied 40 dar,
das, wenn es geschnitten ist, ordnungsgemäß für das Tintenreservoir 34 dimensioniert
ist. Das Kapillarbauglied 40 wird dann in das Tintenreservoir 34 unter
Verwendung der Einfügevorrichtung 78 eingefügt. Das
Tintenreservoir 34 wird dann mit Tinte gefüllt, unter
Verwendung einer Technik ähnlich
zu der, die im Hinblick auf 7 beschrieben
wurde.
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Die
Extrusion
70, die durch die Formgebungsform
68 gebildet
wird, kann mit einheitlich dispergierten Fasern gebildet sein, die
einheitliche Leerräume
und Zwischenräume
für einen
Tinteneinschluß bilden.
Alternativ können
die Fasern entlang der Extrusionsrichtung mit einem leicht ansteigenden
Dichtegradienten von dem Mittelpunkt zu dem äußeren Umfang der Extrusion
70 orientiert
sein. Dieser sich erhöhende
Dichtegradient neigt dazu, Tinte aus der Mitte zu ziehen und Tinte
an dem äußeren Umfang
der Extrusion
70 zu konzentrieren. Dieser sich erhöhende Dichtegradient
innerhalb der Extrusion oder des Kapillarbauglieds
40 kann durch
die nachfolgende Laplace-Gleichung modelliert werden:
wobei γ das spezifische Gewicht der
Tinte darstellt, P
c den Kapillardruck darstellt,
T
wp den gesamten befeuchteten Umfang der
Fasern darstellt, θ den
Kontaktwinkel der Tinte mit individuellen Fasern darstellt und A
0 den offenen Querschnittbereich darstellt.
Der offene Querschnittbereich bezieht sich auf den Bereich durch
Gleichung 2.
Gleichung 2: A0 =
E × Bereich -
E
stellt die Porösität des Kapillarbauglieds 40 dar.
Die Porösität bezieht
sich auf die Masse der Faser und das Gesamtvolumen der Faser durch
Gleichung 3.
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Die
Masse der Fasern stellt die Menge des Kapillarbauglieds 40 dar,
die Dichte der Fasern ist die Dichte des Fasermaterials selbst,
d. h., die effektive kombinierte Einheitsdichte aller verwendeten
Polymere und das Gesamtvolumen ist das Volumen des gesamten Kapillarbauglieds 40.
Zusätzlich
dazu bezieht sich die Porösität auf die
Dichte der Fasern und die Dichte der Gesamtmasse durch Gleichung
4. Gleichung 4 wird hergeleitet durch Teilen des Zählers und
des Nenners aus Gleichung 3 durch das Gesamtvolumen des Kapillarbauglieds 40.
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Die
Dichte der Masse in Gleichung 4 stellt die Dichte des gesamten Kapillarspeicherungsbauglieds 40 dar,
d. h., die Masse des Kapillarspeicherungsbauglieds 40 geteilt
durch das Volumen des Kapillarspeicherungsbauglieds 40 oder
Masse pro Einheit Volumen.
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Der
Kapillardruck ist eine anziehende Kraft, die auf die Tinte innerhalb
des Kapillarspeicherungsbauglieds 40 wirkt. Aus Gleichung
1 ist ersichtlich, daß wenn
der offene Querschnittbereich abnimmt, der Kapillardruck zunimmt,
und Tinte sich zu dem anziehenderen Bereich bewegt. Das Bilden eines
Dichtegradienten in dem Kapillarspeicherungsbauglied 40 erzeugt
eine größere Faserdichte
hin zu dem Umfang im Vergleich zu der Mitte des Kapillarbauglieds 40.
Diese größere Faserdichte
reduziert den Querschnittbereich hin zu dem Umfang. Daher neigt
Tinte dazu, von dem Inneren des Kapillarspeicherungsbauglieds 40 hin
zu der Außenseite
oder dem Umfang des Kapillarspeicherungsbauglieds 40 gezogen
zu werden. Das Positionieren des Fluidauslasses 36 am Umfang
des Kapillarspeicherungsbauglieds 40 ermöglicht,
daß Tinte
von den inneren Positionen mit weniger Kapillardruck zu Regionen
mit höherem
Kapillardruck in der Nähe
des Umfangs gezogen wird, wo der Fluidauslaß 36 positioniert
ist. Somit kann das Tintenreservoir 34 effizient entleert
werden, ohne daß Tinte
an inneren Positionen des Kapillarspeicherungsbauglieds 40 festgehalten
wird.
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Faserdichtegradienten
können
ebenfalls erreicht werden, durch Komprimieren des Kapillarspeicherungsmaterials 40.
Eine Komprimierung neigt dazu, den offenen Querschnittbereich in
dem komprimierten Bereich zu verringern, wodurch der Kapillardruck
in der Region erhöht
wird, was verursacht, daß sich
die Region vorzugsweise mit Tinte füllt. Ein lokales Komprimieren
des Kapillarspeicherungsbauglieds 40 in der Nähe des Fluidauslasses
neigt dazu, die Kapillarität
zu erhöhen,
was dazu neigt, Tinte hin zu dem Fluidauslaß 36 zu ziehen. Ein
Vorteil der Verwendung eines Kapillarspeicherungsbauglieds 40,
das aus individuellen Fasern 46 gebildet ist, ist die Fähigkeit,
den Kapillardruck zu ändern,
ohne die Porösität bedeutend
zu beeinträchtigen,
einfach durch Ändern
des Durchmessers von individuellen Fasern 46. Bezug nehmend
auf Gleichung 1 und Gleichung 4 wird durch Reduzieren des Faserdurchmessers
und Erhöhen
der Anzahl von Fasern pro Einheit Volumen der gesamte benetzte Umfang
der Fasern vergrößert, und
folglich wird der Kapillardruck erhöht, aber die Dichte der Menge
und die Porösität kann unverändert bleiben.
Im Gegensatz dazu erhöht
ein Verfilzen von Polyurethan, um seinen Kapillardruck zu erhöhen, den
Betrag an Festkörpermaterial
pro Einheit Volumen, was die Dichte der Menge erhöht und die
Porösität verringert.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Tintenreservoir 34 gebildet, um eine entworfene Geometrie
oder eine konische Form aufzuweisen, derart, daß der Umfang der Öffnung größer ist
als der Umfang des Bodenabschnitts des Tintenreservoirs. Der Fluidauslaß 36 ist
in dem Boden des Tintenreservoirs 34 gebildet. Das Kapillarspeicherungsbauglied 40 wird
dann gebildet, um in die Öffnung
des Tintenreservoirs 34 einzupassen und sich gegen die
Seiten des Bodens des Tintenbehälters
während
der Einfügung
zu komprimieren. Der Betrag der Interferenz am Boden des Tintenreservoirs 34 bestimmt
den Betrag der lokalisierten Komprimierung. Diese Komprimierung
des Kapillarspeicherungsbauglieds 40 benachbart zu dem
Boden des Tintenreservoirs 34 neigt dazu, eine erhöhte Kapillarität zu erzeugen,
die Tinte hin zu dem Boden des Tintenreservoirs 40 zieht,
woraufhin Tinte aus dem Fluidauslaß 34 fließen kann.
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11 zeigt das Gesamtverfahren
zum Herstellen des Tintenbehälters 12 der
vorliegenden Erfindung. Das Tintenreservoir 40 ist mit
Längen-,
Breiten- und Höhen-Abmessungen
gebildet, wie durch Schritt 80 dargestellt ist. Diese Längen-, Breiten-
und Höhen-Abmessungen
sind ausgewählt,
um geeignet für
das Tintenstrahldrucksystem 10 zu sein. Fasern werden zur
Verwendung in dem Kapillarspeicherungsbauglied 40 gebildet,
wie durch Schritt 82 dargestellt ist. Diese Fasern werden
miteinander verschmolzen, um eine rechteckige Extrusion zu bilden,
die Breiten- und Höhen-Abmessungen
aufweist, wie durch Schritt 84 dargestellt ist. Fasern innerhalb
der Extrusion 70 sind miteinander an Kontaktpunkten Wärme-geschmolzen
oder Wärme-verschmolzen.
Die Extrusion 70 wird dann gekühlt, um eine selbstunterhaltende
Struktur zu bilden, wie durch Schritt 86 dargestellt ist.
Die Extrusion 70 wird auf eine Längenabmessung geschnitten,
wie durch Schritt 88 dargestellt ist. Die geschnittene
Extrusion 70 wird in das Tintenreservoir 34 eingefügt, wie
durch Schritt 90 dargestellt ist. Abschließend wird
das Tintenreservoir 34 mit Tinte gefüllt, wie durch Schritt 92 dargestellt
ist.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung weisen
verschiedene wichtige Vorteile gegenüber der Verwendung von einigen
vorangehend verwendeten Techniken auf, wie z. B. der Verwendung von
Polyurethanschaum als das Kapillarspeicherungsbauglied 40.
Eine Verwendung der Wärme-verschmolzenen Faser,
die extrudiert wird, ist einfacher in das Tintenreservoir 34 einzufügen als
Polyurethanschaum. Polymerfasermaterialien weisen niedrigere Reibungskoeffizienten
auf als die meisten Schaumarten, wodurch das Material einfacher
unter Verwendung automatisierter Ausrüstung zu handhaben wird. Ein
Material mit hohem Reibungskoeffizienten, wie z. B. Schaum, ist
schwierig in rechteckig geformte Behälter einzufüllen, da die Ecken und Kanten
dazu neigen, sich aufzurollen, wo immer der Schaum die Behälterwände berührt, wodurch es
nicht möglich
ist, Ecken zu füllen.
Dadurch, daß es
nicht möglich
ist, die Ecken mit Schaum zu füllen,
besteht eine Tendenz, Tinte in diesen Ecken einzuschließen, wodurch
die Tintenverwendungseffizienz reduziert wird. Im Gegensatz dazu
neigt die Verwendung eines Polymerfasermaterials dazu, daß dasselbe
einfach hineingleitet und die Ecken des Tintenreservoirs 34 vollständig ausfüllt. Zusätzlich dazu
ermöglicht
die Verwendung von Polymerfasermaterialien, daß die Einfügungsoperation viel einfacher
ist und daher gut geeignet für
eine Hochvolumenherstellung.
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Polyesterfasermaterialien
zur Verwendung bei dem Kapillarspeicherungsbauglied 40 sind
ferner einfacher zu handhaben, da dieses Material in der Form einer
langen Extrusion geliefert werden kann, die als ein Stabmaterial
bezeichnet wird, das dann geschnitten und in das Tintenreservoir 34 eingefügt wird.
Zusätzlich dazu
ermöglicht
die Verwendung einer Polyesterfaser als das Kapillarspeicherungsbauglied 40 die
Verwendung eines größeren Bereichs
von Tintenbehälter-Größen und
-Formen. Die Tintenreservoirform 34 kann annähernd jede
extrudierbare Form sein.
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Das
Polyesterfaserspeicherungsbauglied 40 der vorliegenden
Erfindung kann Abmessungen von größer als 2 Zoll oder mehr aufweisen.
Im Gegensatz dazu erfordert die Verwendung von Schaummaterial als
das Kapillarspeicherungsbauglied 40 ein Verfilzen, um höhere Kapillardrücke zu erreichen.
Die Filzungsoperation neigt dazu, den Schaum abzuflachen, was die
Poren kleiner macht. der Verfilzungsprozeß neigt dazu, auf Schaumdicken
von weniger als 1 Zoll begrenzt zu sein, da die Wärme und
der Druck, die erforderlich sind, um in Dicken größer als
1 Zoll einzudringen, dazu neigen, den Schaum zu zerstören, wodurch
derselbe nicht mehr als ein Kapillarspeicherungsbauglied 40 geeignet
ist.
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Der
Tintenbehälter 12 verwendet
eine relativ kostengünstige
Bikomponentenfaser 46, die vorzugsweise aus einem Polypropylenkern
und einer Polyethylenterephthalat-Umhüllung aufgebaut ist. Individuelle
Fasern werden an Kontaktpunkten Wärme-verbunden, um eine freistehende
Struktur zu bilden, die gute Kapillaritätseigenschaften aufweist. Das
Material der Faser 46 ist ausgewählt, um natürlich hydrophil für Tintenstrahltinten
zu sein. Das Material der bestimmten Faser 46 ist ausgewählt, um
eine Oberflächenenergie
aufzuweisen, die größer ist
als eine Oberflächenspannung
der Tintenstrahltinten. Die Verwendung eines natürlich hydrophilen Kapillarspeicherungsbauglieds 40 ermöglicht ein
schnelleres Füllen
des Reservoirs 34 mit Tinte, ohne spezielle Vakuumfülltechniken
zu erfordern, die häufig
bei weniger hydrophilen Materialien verwendet werden, wie z. B.
Polyurethanschaum. Materialien, die weniger hydrophil sind, erfordern
häufig
Oberflächenreaktionsmittel,
die zu der Tinte hinzugefügt
werden, oder die Behandlung des Kapillarspeicherungsbauglieds, um
die Benetzbarkeit oder Hydrophilität zu verbessern. Die oberflächenaktiven
Mittel neigen dazu, die Tintenzusammensetzung von ihrer optimalen
Zusammensetzung abzuändern.
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Zusätzlich dazu
ist das Material der Faser 46, das für das Kapillarspeicherungsbauglied 40 ausgewählt ist,
weniger reaktiv gegenüber
Tintenstrahltinten als andere Materialien, die häufig bei dieser Anwendung verwendet
werden. In dem Fall, in dem Tintenkomponenten mit dem Kapillarspeicherungsbauglied
reagieren, ist die Tinte, die anfänglich in den Schaum gegeben
wird, unterschiedlich von der Tinte, die aus dem Schaum entfernt
wird, um den Druckkopf 24 aufzufüllen. Diese Verschmutzung der
Tinte neigt dazu, zu einer reduzierten Druckkopflebensdauer und
zu einer niedrigeren Druckqualität
zu führen.
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Abschließend verwendet
das Kapillarspeicherungsbauglied der vorliegenden Erfindung Extrusionspolymere,
die niedrigere Herstellungskosten aufweisen als Reservoire vom Schaumtyp.
Zusätzlich
dazu neigen diese Extrusionspolymere dazu, umweltfreundlicher zu
sein und weniger Energie bei der Herstellung zu verbrauchen, als
die vorangehend verwendeten Speicherungsbauglieder vom Schaumtyp.
