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Technisches
Gebiet
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Diese
Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Blasen diffundierter
Luft bei Tintenstrahldruckkassetten zum Zweck eines Sicherstellens
einer akzeptablen Operation der Kassette unabhängig davon, ob die Kassette
vor einer Verwendung der Kassette eine wesentliche Zeitperiode lang
gelagert wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
Tintenstrahldrucker umfasst normalerweise eine oder mehr Kassetten,
die Tinte enthalten. Bei einigen Entwürfen nimmt die Kassette getrennte Reservoirs
von mehr als einer Tintenfarbe auf. Jedes Reservoir befindet sich
in Fluidkommunikation mit einem Druckkopf, der an dem Körper der
Kassette befestigt ist.
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Der
Druckkopf wird zum Ausstoßen
von winzigen Tintentropfen durch Öffnungen an dem Druckkopf auf
ein Druckmedium, wie z. B. Papier, das durch den Drucker vorbewegt
wird, gesteuert. Die Kassette wird normalerweise über die
Breite des Papiers bewegt, während
der Druckkopf ein Band von Tintentröpfchen auf das Papier ausstößt. Das
Papier wird zwischen Bewegungsläufen
vorbewegt. Der Ausstoß der
Tropfen wird so gesteuert, dass die Bänder von gedruckter Tinte sich
vereinigen, um erkennbare Bilder auf dem Papier zu erzeugen.
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Obwohl
der Druckkopf eine zuverlässige
und effiziente Einrichtung zum Ausstoßen von Tintentröpfchen ist,
trägt derselbe
keinen Mechanismus zum Verhindern eines Leckens von Tinte durch
die Öffnungen,
wenn der Druckkopf nicht in Betrieb ist. Deshalb wird Tinte, die
an den Druckkopf geliefert wird, unter einem leichten Teilvakuum
oder Gegendruck gehalten. Der Gegendruck ist groß genug, um den freien Fluss
von Tinte aus dem Druckkopf zu verhindern, jedoch nicht so groß, dass
derselbe verhindert, dass ein aktivierter Druckkopf Tinte ausstößt. Dieser
Bereich kann als der Gegendruckbetriebsbereich des Druckkopfs betrachtet
werden.
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Einige
Typen von Tintenstrahlkassetten verwenden poröses Material, wie z. B. synthetischen Schaum,
um die Tinte in dem Reservoir zu halten. Der Schaum ist nahezu vollständig mit
Tinte gesättigt.
Ungesättigte
Abschnitte des Schaums liefern die Kapillarität zum Halten der Tinte in dem
Reservoir in dem gewünschten
Gegendruckbetriebsbereich.
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Das
Tintenreservoir einer derartigen Kassette umfasst eine Kammer zum
Lagern des Schaums. Das Reservoir umfasst auch eine Standleitung,
in die die Tinte aus der Kammer fließt. Es befindet sich kein Schaum
in der Standleitung. Tinte, die in der Standleitung gelagert ist,
fließt
durch einen Zuführschlitz, der
mit der Standleitung durchgehend ist, jedoch relativ kleiner als
dieselbe ist. Der Zuführschlitz
verbindet somit zwischen der Standleitung und dem Druckkopf, um
die Tinte an den Druckkopf zu liefern.
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Ein
Feinmaschenfilter ist an der Standleitung an dem Übergang
des Schaums und der Standleitung befestigt. Das Filter verhindert,
dass Festkörperabfall
oder große
Luftblasen sich in die Standleitung bewegen. Der Schaum ist gegen
das filterbedeckte Ende der Standleitung gepresst. Die Standleitung steht
etwas in die Tintenkammer vor, so dass die Schaumkompression gegen
das Filter dort lokalisiert ist, um eine relativ hohe Kapillarität in der
Region des Schaums, die dem Filter am nächsten ist, zu erzeugen. Diese
hohe Kapillarität
stellt sicher, dass Tinte, die in dem Schaum in der Nähe des Filters
gelagert ist, zu dem Filter und durch dasselbe gezogen wird, und
dass eine Flüssigkeits-
(Tinten-) Abdichtung an dem Filter aufrechterhalten wird, bis die
gesamte verwendbare Tinte in dem Schaum in die Standleitung geliefert
ist.
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Der
Druckkassettenfüllprozess
kann einige Restmengen Luft in sowohl dem Schaum als auch der Standleitung
zurücklassen.
Auch ist eine gewisse Menge Luft in flüssiger Tinte gelöst, die
normalerweise wasserbasiert ist. Ein Teil dieser gelösten Luft
verlässt
die Lösung
und sammelt sich als Blasen in dem Schaum und der Standleitung.
Luft, die sich in dem Schaum sammelt, kann an die Umgebung abgegeben
werden. Zu diesem Zweck können
einige der Wände,
die die Tintenkammern definieren, konfiguriert sein, um eine Reihe
von verbundenen Aussparungstaschen benachbart zu dem Schaum zu liefern. Wie
es in dem US-Patent Nr. 5,671,001 erläutert ist, das dem Anmelder
der vorliegenden Anmeldung übertragen
ist, liefern derartige Taschen eine praktische Einrichtung zum Entfernen
von Luftblasen, die in dem Schaum gefangen sind, wobei sich diese
Blasen sonst um einen Betrag ausdehnen können (besonders wenn die Kassette äußeren Temperatur- und Druckschwankungen
unterworfen ist), der ausreichend ist, um Tinte dazu zu bringen,
aus den Druckkopföffnungen
zu lecken.
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Eine
kleine Luftblase, die normalerweise in der Standleitung vorhanden
ist, nachdem die Kassette gefüllt
worden ist, beeinträchtigt
den Betrieb der Druckkassette nicht. D. h. die Blase ist nicht groß genug
(relativ zu dem Volumen der Standleitung), um einen Tintenfluss
durch die Standleitung zu verschließen. Ein derartiger Verschluss
würde bewirken,
dass der Druckkopf auf eine Weise versagt, die analog zu einer Pumpe
ist, die ihre Vorbereitungs- bzw. Primingflüssigkeit verliert. Somit wird
diese Art von Druckkopfversagen häufig als „Depriming" bezeichnet.
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Im
Laufe der Zeit kann die Luftblase in der Standleitung wachsen. Winzige
Luftmengen diffundieren von der Atmosphäre durch die Schaumeindämmung und
das Filter und in die Standleitung. Die Luft vereinigt sich mit
jeglicher Restluft in der Standleitung, um etwas zu bilden, das
als eine Blase diffundierter Luft charakterisiert werden kann.
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Das
Wachstum der Blase diffundierter Luft in der Standleitung kann die
Lagerdauer einer Druckkassette beeinträchtigen. Unter bestimmten Bedingungen
kann die Blase diffundierter Luft in einer gelagerten Druckkassette
schließlich
zu einer Größe wachsen,
die einen Tintenfluss zu dem Druckkopf verschließt, und Depriming bzw. Rückgängigmachen der
Vorbereitung des Druckkopfs bewirken, kurz nachdem die Kassette
installiert und verwendet wurde.
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Die
US 6,042,225 A beschreibt
eine Mehrkammerdruckkassette, bei der jede Kammer ein Schaumbauglied
und eine Tintenleitung enthält,
die sich in Presskontakt mit dem Schaumbauglied befindet und deren Öffnung durch
ein Filter bedeckt ist. Die Anmeldung beschreibt ein Verringern
eines Verschließens
von Tintenleitungen durch ein horizontales Ausrichten derselben
und ein Ausstatten derselben mit einem rechteckigen Querschnitt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Steuern des Wachstums von Blasen diffundierter Luft bei Tintenstrahldruckkassetten
zum Zweck eines Sicherstellens einer befriedigend langen Lagerdauer
der Druckkassette.
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In
einem ersten Aspekt liefert die vorliegende Erfindung eine Tintenstrahldruckkassette,
die folgende Merkmale umfasst: ein Tintenreservoir, das ein Leitungsbauglied
umfasst, das eine Öffnung
aufweist; einen Druckkopf; ein Filter, das in dem Reservoir befestigt
ist, um die Leitungsbaugliedöffnung
zu bedecken, und das eine erste und eine zweite Seite, die sich
gegenüber
liegen, und eine Dicke zwischen diesen Seiten aufweist; ein poröses Bauglied,
das die erste Seite des Filter bedeckt und so angeordnet ist, dass
das Filter sich zwischen dem porösen
Bauglied und dem Druckkopf befindet; und einen Abstandhalter, der
benachbart zu der gesamten zweiten Seite des Filters und unter dersel ben
liegend angeordnet ist und konfiguriert ist, um einen Weg für einen
Tintenfluss von dem Filter zu dem Druckkopf zu definieren.
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In
einem zweiten Aspekt liefert die vorliegende Erfindung auch ein
Verfahren zum Leiten von Tinte durch eine Standleitung, die zwischen
einem Filter und einem Druckkopf einer Tintenstrahldruckkopfkassette
angeordnet ist, wobei das Filter ein poröses Bauglied aufweist, das
gegen eine Seite desselben gepresst ist, wobei das Verfahren ein
Leiten der gesamten Tinte, die zu dem Druckkopf fließt, durch
das Filter und durch eine Mehrzahl von diskreten Kanälen von
dem Filter zu dem Druckkopf aufweist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Tintenstrahldruckkassette, bei
der die vorliegende Erfindung verwendet werden kann.
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2 ist
eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht
der Kassette, die entlang Linie 2-2 von 1 vorgenommen
ist .
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3 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
einer Druckkassette wie diejenige von 1 und 2,
jedoch zu einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zum Steuern des Wachstums von Blasen
diffundierter Luft in der Standleitung der Kassette modifiziert.
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4 ist
eine vergrößerte perspektivische Teilansicht
der Abstandhalterkomponente der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Abstandhalterkomponente.
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6 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht
wie 3, die jedoch ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen
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1 veranschaulicht
eine exemplarische Tintenstrahldruckkassette 10, die einen
Kunststoffkörper 12 umfasst,
der Reservoirs für
Tinte enthält. Diese
exemplarische Druckkassette enthält
drei Tintenfarben: cyan, gelb und magenta. Jede Farbe ist in einem
getrennten Tintenreservoir in der Druckkassette enthalten.
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Ein
Druckkopf 14 (2) ist an der unteren Wand 16 des
Kassettenkörpers 12 befestigt
und umfasst drei Gruppen von Öffnungen 18, 20, 22 und
ihre zugeordneten Tintenabfeuerkammern und Heizwiderstände, die
an einem Druckkopfsubstrat 24 getragen werden.
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Eine
dünne Schaltung 26 (1)
ist an dem Körper 12 der
Kassette teilweise an einer Vorderseite 28 der Kassette
angebracht. Die Schaltung erstreckt sich von dieser Seite 28 und
biegt sich, um sich über die
untere Wand 16 der Kassette zu erstrecken, so dass elektrisch
leitfähige
Bahnen der Schaltung mit Kontaktanschlussflächen (nicht gezeigt) in dem Druckkopf 14 verbunden
sind, die sich in der Nähe der
Kanten des Druckkopfes befinden. Die anderen Enden der Bahnen an
der Schaltung 26 enden in Kontaktanschlussflächen 29 (1),
wobei diese Anschlussflächen
mit entsprechenden Anschlussflächen
an einem Druckerwagen (nicht gezeigt) zusammenpassen. Die Schaltung 26 trägt Steuersignale von
einer mikroprozessorbasierten Druckersteuerung zu den einzelnen
Heizwiderständen
in dem Druckkopf 14, die die Tintentropfenausstöße durch die Öffnungen
des Druckkopfes erzeugen.
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Wände des
Druckkopfkörpers 12 definieren die
drei im Vorhergehenden erwähnten
Tintenreservoirs. Wie es in 2 zu sehen
ist, ist ein Mittelreservoir 30 zwischen zwei Innenwänden 32, 34 angeordnet,
die sich zwischen der Vorderseite 28 und einer gegenüberliegenden
Rückseite
des Kassettenkörpers 12 erstrecken.
Ein Seitenreservoir 36 ist zwischen der Innenwand 32 und
einer entsprechenden Seitenwand 40 definiert. Auf ähnliche
Weise ist das andere Seitenreservoir 38 zwischen der Innenwand 34 und
einer gegenüberliegenden
Seitenwand 42 definiert. Jede Seitenwand 40, 42 ist
mit dem verbleibenden Abschnitt des Kassettenkörpers 12 ultraschallgebondet.
Dieser verbleibende Abschnitt ist bevorzugt ein einziges Stück, das
durch einen Spritzgussprozess gebildet wird.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, definiert der Kassettenkörper eine
Verteilerstruktur in der Umgebung, wo der Druckkopf 14 an
der unteren Wand 16 des Druckkassettenkörpers 12 befestigt
ist. Diese Struktur umfasst drei Standleitungen 50, 52, 54,
wobei jede ein inneres Ende aufweist, das sich in Fluidkommunikation
mit einem zugeordneten der Tintenreservoirs 30, 36, 38 befindet.
Jede Standleitung weist allgemein einen rechteckigen Querschnitt
auf und trägt an
ihrem inneren Ende ein Feinmaschenfilter 56, 58, 60,
das an die Standleitung wärmegefügt ist.
Bei dem Filter kann es sich z. B. um ein Edelstahldrahtnetz handeln,
das eine nominale Filtrationsfähigkeit
von etwa 15 Mikrometern und eine Dicke von etwa 0,15 mm aufweist.
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Jede
Standleitung ist mit einem Zuführschlitz 62, 64, 66 verbunden,
der in dem Kassettenkörper definiert
ist, um Tinte von der verbundenen Standleitung zu einem entsprechenden
Schlitz in dem Druckkopfsubstrat 24 zu leiten, um dadurch
Tinte an die einzelnen Heizwiderstände einer bestimmten Öffnungsgruppe 18, 20, 22 zu
liefern.
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Das
filtertragende innere Ende jeder Standleitung 50, 52, 54 steht
etwas in das zugeordnete Reservoirvolumen vor.
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Dort
befindet sich das Filter 56, 58, 60 in Presskontakt
mit Schaum, der das Reservoir zwischen dem Filter und dem oberen
Ende der Druckkassette füllt.
Dieser schaumgefüllte
Abschnitt des Reservoirs kann als die Tintenkammer zum Lagern des
Großteils
der Tinte einer bestimmten Farbe bezeichnet werden.
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Z.
B. ist die rechtsseitige Tintenkammer 70 mit Schaum 72 gefüllt. Bei
dem Schaum handelt es sich bevorzugt um einen Polyether-basierten
offenzelligen Polyurethanschaum ohne Antioxidans. Der Schaum wird über die
Anwendung von Hitze und Druck auf etwa 18% seines vorverfilzten
Volumens verfilzt. Nachdem der Schaum 72 in die Kammer 70 eingeführt worden
ist, wird die im Vorhergehenden erwähnte Kassettenseitenwand 42 mit
dem Kassettenkörper
ultraschallgebondet, um den Schaum 72 in der Kassette einzuschließen. Danach
wird Tinte durch eine Öffnung 74 in
dem oberen Ende der Kassette (1) in den
Schaum 72 eingespritzt. Diese Öffnung wird danach mit einem
speziell konzipierten Lüftungsstöpsel bedeckt,
der einen schlangenförmigen
Weg zur Kommunikation zwischen Umgebungsluft und einem Luftraum über dem
Schaum 72 liefert. Somit bleibt die Luft, die den Schaum
umgibt, bei Umgebungsdruck, trotz Druckveränderungen, die innerhalb oder
außerhalb
der Kassette auftreten können.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass die anderen Tintenreservoirs auf ähnlich Weise
mit Schaum und Tinte gefüllt
und gelüftet
werden, wie es gerade unter Bezugnahme auf die Kammer 70 beschrieben
wurde. Außerdem
sei darauf hingewiesen, dass ein anderes poröses Material anstelle von Schaum
verwendet werden kann, wie z. B. von Natur aus netzförmiges wärmehärtbares
Melaminkondensat.
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Die
Innenoberfläche
beider Kassettenseitenwände 40, 42 sind
mit einer Anzahl von Aussparungstaschen 80 und verbundenen
Kanälen
ausgestattet, die allgemein denjenigen entsprechen, die in dem US-Patent
Nr. 5,671,001 beschrieben sind, das hiermit durch Bezugnahme aufgenommen
ist. Wie bereits er wähnt,
liefern die Taschen 80 und Kanäle eine praktische Einrichtung
zum Entfernen von Luftblasen, die in dem Schaum gefangen sind, die
sich sonst um einen Betrag ausdehnen können (besonders wenn die Kassette
Temperatur- und Druckschwankungen ausgesetzt ist), der ausreichend
ist, um Tinte zu veranlassen, aus den Druckkopföffnungen zu lecken.
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3 zeigt
in vergrößertem Querschnitt
einen Abschnitt einer exemplarischen Tintenstrahlkassette 110,
die größtenteils
mit der im Vorhergehenden beschriebenen Kassette 10 übereinstimmt,
mit Ausnahme von Modifizierungen gegenüber dem, was in 2 gezeigt
ist, zum Zweck des Eingliederns der Merkmale der vorliegenden Erfindung.
Diese Merkmale sind im Folgenden genauer beschrieben. Zuerst sei
darauf hingewiesen, dass die folgenden Komponenten des Ausführungsbeispiels,
das in 3 gezeigt ist, wenn es nicht anders angegeben ist,
mit der Beschreibung übereinstimmen,
die vorher für
entsprechend identifizierte Komponenten gegeben wurde. Zum Beispiel
stimmt die Seitenwand 142 mit der Seitenwand 42 überein.
Andere übereinstimmende
Komponenten sind: Taschen 180 und 80; untere Wände 116 und 16;
Druckköpfe 114 und 14; Standleitungen 154 und 54;
Filter 160 und 60; Kammern 170 und 70;
und Schaum 172 und 72.
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Die
Kassette 110, die in 3 veranschaulicht
ist, ist in einer Ausrichtung gezeigt, wie dieselbe platziert sein
kann, während
dieselbe gelagert wird, nachdem dieselbe mit Tinte gefüllt worden
ist, jedoch bevor dieselbe in einem Drucker installiert ist. Kurz gesagt,
die Kassette ist auf ihrer Seite platziert, so dass eine Seitentintenkammer
(hier z. B. die rechtsseitige Kammer 170) nach oben weist.
In einer derartigen Ausrichtung befindet sich das Filter 160 in
einer horizontalen Ebene mit dem Schaum 172, der gegen die
obere Oberfläche
des Filters gepresst ist. Die Standleitung 154 erstreckt
sich unter dem Filter 160 und trifft auf einen Tintenschlitz 166,
der einer Öffnungsgruppe 122 des
Druckkopfs 114 Tinte zuführt.
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Wie
es im Vorhergehenden erwähnt
wurde, liefern die Aussparungstaschen 180 einen Weg für Umgebungsluft,
die zu dem Schaum benachbart ist, um ein Tintenlecken durch den
Druckkopf zu verhindern. Infolgedessen umfasst der Schaum 172 eine teilweise
gesättigte
oder „feuchte" Zone 175,
die in 3 als der Abschnitt des Schaums 172 über der imaginären Linie 173 veranschaulicht
ist. Diese feuchte Zone 175 ist relativ zu der tintengesättigten Zone 177,
die als die Region des Schaums betrachtet werden kann, die unter
der Linie 173 liegt, ungesättigt. Die gesättigte Zone
ist benachbart zu dem Filter zu etwa 95%–100% mit Tinte gesättigt, was
in der Richtung zu der feuchten Zone 175 etwas abnimmt. Die
feuchte Zone weist eine kontinuierlich abnehmende Sättigung
in der Richtung zu den äußeren Rändern des
Schaums 172 hin auf. Luft füllt die Poren in dem Feuchtzonenschaum,
die nicht mit Tinte gefüllt
sind.
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Kurz
gesagt befindet sich, obwohl der Schaum 172 in der Nähe des Filters 160 mit
Tinte gesättigt
ist, Luft in der Nähe
des Filters. Außerdem kann
es, wenn die Kassette gelagert wird, wie es in 3 gezeigt
ist, mehrere kurze Wege für
Luft in der Kammer 170 geben, um sich langsam (durch Diffusion)
durch das Filter 160 zu bewegen und sich als eine wachsende
Blase gegen die Unterseite 161 des Filters direkt im Weg
von Tinte, die durch das Filter zu dem Druckkopf fließt, zu vereinigen.
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Zum
Beispiel muss sich Luft in der feuchten Zone 175, die sich
bei „A" in 3 befindet,
eine relativ kurze Entfernung bewegen, bis dieselbe benachbart zu
dem Sieb 160 bei Punkt „B" in 3 ist.
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Auch
kann erwartet werden, dass Luft entlang der äußeren Oberfläche 155 des
vorstehenden Abschnitts der Standleitung 154, wie es z.
B. bei Punkt „C" gezeigt ist, in
Leerräumen
in der Kammer 170 vorhanden ist, wohin der gepresste Schaum nicht
reicht. Es ist ersichtlich, dass der Weg zum Diffundieren dieser
Luft von den Punkten „B" und „C" zu der Un terseite 161 des
Filters 160 in der Standleitung (wobei momentan das Vorhandensein
des im Folgenden beschriebenen Abstandhalters 200 außer Acht
gelassen wird) relativ kurz sein kann. Auch ist für den Fall,
dass das Fügen
des Filters 160 an die Standleitung 154 unvollständig ist
(Zurücklassen
von Zwischenräumen),
der Weg von „C" zu der Unterseite 161 des
Filters innerhalb der Standleitung noch kürzer, da Luft sich durch die
Zwischenräume
anstatt den Schaum bewegen könnte.
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Wie
bereits erwähnt,
vereinigt sich jegliche Luft, die in die Standleitung 154 diffundiert,
in der Standleitung mit jeglicher Restluft von dem Kassettenfüllprozess
als eine Blase diffundierter Luft. Falls diese Blase im Laufe der
Zeit auf etwa 85% des Standleitungsvolumens anwächst, wäre der Tintenfluss zu dem Tintenschlitz 166 effektiv
verschlossen, was zu einem Deprimingversagen des Druckkopfes führt.
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Es
sei hier darauf hingewiesen, dass andere Faktoren dazu tendieren
können,
die Diffusionsrate von Luft entlang den soeben beschriebenen exemplarischen
kurzen Wegen zu und durch das Filter 160 zu steigern. Z.
B. kann die Konfiguration der Seitenkammer 170 derart sein,
dass der Schaum 172 in der Kammer an dem oberen Ende der
Kassette etwas mehr zusammengepresst ist als an dem unteren Ende.
Dies erzeugt eine gesteigerte Kapillarität in der Richtung von Pfeil 179 in 3.
Dieser Effekt sowie die Verwendung von Tinten relativ geringer Viskosität (in dem
Bereich von 1,5 Centipoise weisen Fluide geringer Viskosität ein höheres Diffusionsvermögen auf,
somit kann Luft einfacher durch sie hindurch diffundieren, was zu
einer schnelleren Luftansammlung in der Standleitung führt) können bewirken,
dass ein Teil der gelagerten Tinte allmählich durch den Schaum in der
Richtung des Kapillaritätsgradienten (d.
h. der Richtung von Pfeil 179) migriert. Diese Migration
wird ferner durch die seitliche Ausrichtung der gelagerten Kassette
(3) erleichtert, da der Kapillaritätsgradient
nicht anderweitig durch die Wirkung der Schwerkraft ausgeglichen
wird, wie es der Fall wäre,
wenn die Kassette installiert ist oder sich anderweitig in einer
aufrechten Druckkopf-Unten-Position befindet. Die Tinte, die aus
der Nähe
des Filters 160 migriert, wird durch Luft ersetzt, die
zu dem Filter und durch dasselbe hindurch diffundiert.
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Unabhängig von
dem bestimmten Mechanismus, durch den eine Luftdiffusion eine wachsende Luftblase
innerhalb der Standleitung und benachbart zu der Unterseite des
Filters bewirkt, umfasst die vorliegende Erfindung einen Abstandhalter 200 innerhalb
der Standleitung 154 zum erheblichen Verzögern des
Wachstums einer derartigen Blase, wodurch die Zeitperiode verlängert wird,
die die Kassette auf ihrer Seite gelagert werden kann und trotzdem noch
betriebsfähig
ist, nachdem dieselbe in dem Drucker installiert worden ist.
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Der
Abstandhalter 200 bremst oder verzögert das Wachstum der Blase
diffundierter Luft innerhalb der Standleitung erheblich, wodurch
das Auftreten einer Blase diffundierter Luft verzögert wird,
die groß genug
ist, um einen Tintenfluss zu dem Druckkopf zu verschließen. Bei
einem Ausführungsbeispiel erhöht der Abstandhalter 200 die
Entfernung (und somit die Zeit), die diffundierende Luft zurücklegen muss,
bevor diese Luft einen Ort in der Standleitung erreicht, wo dieselbe
sich zu einer Blase diffundierter Luft vereinigen kann, die groß genug
ist, um einen Tintenfluss zu verschließen.
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Unter
Bezugnahme auf die 3 und 4 weist
der Abstandhalter 200 ein massives Bauglied auf, das Kanäle 202 aufweist,
die durch dasselbe gebildet sind. Das Abstandhaltermaterial kann
aus einem Thermoplasten gebildet sein, wie z. B. demjenigen, der
unter dem Warenzeichen DELRIN von DuPont & Co. aus Wilmington, Delaware vertrieben
wird. Der Abstandhalter 200 wird in das innere Ende der Standleitung 154 benachbart
zu dem Filter 160 eingepresst. 4 zeigt
den Abstandhal ter 200, der in die Standleitung 154 eingeführt ist,
jedoch bevor ein Filter über
den Abstandhalter wärmegefügt wird.
In dieser Hinsicht zeigt die Ansicht von 4 einen Ring 204 des
Kassettenkörpermaterials,
der an dem inneren Ende der Standleitung 154 gebildet ist
und auf den das rechteckige Filter 160 zu platzieren ist. Diese 4 stellt
die nicht zusammengesetzte Kassette dar, bevor das Filter angebracht
wird und die Kammer 170 mit Schaum gefüllt und mit einer Seitenwand
verschlossen wird. Die Filterposition wird vor dem Wärmefügen durch
Ausrichtungsmerkmale 206, die in den Kassettenkörper geformt
sind, richtig ausgerichtet.
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Hitze
und Druck, die auf das Filter ausgeübt werden, bewirken, dass der
Ring 204 fließt
und das Filter fest an die Standleitungsöffnung fügt, wie es in 3 gezeigt
ist. 3 veranschaulicht auch Vorsprünge 208, die um die
Standleitung 154 gebildet sind, zum Sichern des Filters
gegenüber
einer Bewegung weiter in das Standleitungsvolumen hinein. Das Filter 160 liegt
somit über
der oberen oder Einlassseite des Abstandhalters 200. Bevorzugt
kontaktiert das Filter 160 den Abstandhalter 200 oder
ist nicht mehr als etwa die Filterdicke von der Oberfläche des
Abstandhalters beabstandet.
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Die
Fläche
der Abstandhalteroberfläche stimmt
mit den Vorsprüngen 208 und
somit der Filterfläche,
die die Standleitung 154 bedeckt, überein. Deshalb muss jegliche
Tinte oder Luft, die durch das Filter 160 fließt, durch
die Kanäle 202 des
Abstandhalters 200 fließen.
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Da
Luft, die durch das Filter 160 diffundiert, durch die Abstandhalterkanäle 202 hindurchgehen muss,
bevor dieselbe einen Ort in der Standleitung erreicht, wo die Luft
sich als eine Blase diffundierter Luft vereinigen kann, wird die
Zeitmenge, die die Druckkassette auf ihrer Seite gelagert werden
kann, um die Zeitmenge (relativ zu der Lagerzeit einer Kassette
ohne den Abstandhalter) erhöht,
die benötigt wird,
damit die Luft durch den Abstandhalter diffundiert.
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Somit
ist die Dicke des Abstandhalters 200, wie dieselbe vertikal
in 3 zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des
Abstandhalters gemessen wird, ein Steuerparameter zum Bremsen des Wachstums
der Blase diffundierter Luft. Auch sind, wie es am besten in (4)
zu sehen ist, die Kanäle 202 von
den Rändern
des Abstandhalters beabstandet, um dadurch die horizontale Entfernung
(3), die sich Luft z. B. von Punkt „C" bewegen muss, um in
einen Kanal einzutreten, um diese Beabstandung zu verlängern. Somit
ist diese Entfernung ein weiterer Diffusionswegsteuerparameter.
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Anders
ausgedrückt
definieren die Abstandhalterdicke und strategisch beabstandete Kanäle eine
Flussweglänge
zu dem Abstandhalter 200 und durch denselben hindurch.
Bei einem Ausführungsbeispiel
und unter günstigen
Bedingungen (wie z. B. Tinte relativ hoher Viskosität und Lagerung
der Kassette bei niedrigere Temperatur) reicht eine Flussweglänge, die
etwas größer als
die Filterdicke ist, zum ausreichenden Verzögern des Wachstums der Blase.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
und unter der Annahme einer Tinte relativ geringer Viskosität und der
Möglichkeit
einer Lagerung bei höherer Temperatur
(was beides die Rate einer Luftdiffusion erhöht) beträgt die Abstandhalterdicke (Flussweglängen) bevorzugt
mehr als 1,0 mm und am bevorzugtesten etwa 1,6 mm. Bei dieser letzteren
Dicke und unter der Annahme eines Standleitungsvolumens von etwa
2,0 cc kann die Kassette 110 mindestens 18 Monate lang
auf ihrer Seite gelagert werden, ohne dass sich eine Versagen erzeugende
Blase diffundierter Luft entwickelt. In jedem Fall wird in Betracht gezogen,
dass, wenn der Vorteil des Verzögerns
des Wachstums einer Blase diffundierter Luft verstanden ist, ohne übermäßiges Experimentieren
eine Abstandhalterkomponente konfiguriert werden kann, wie dieselbe
benötigt
wird, um bei einer Standleitung beliebiger Größe, beliebiger Tintenviskosität usw. wirksam
zu sein.
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Die
Kanäle 202 des
Abstandhalters 200 definieren jeder diskrete, gerade Wege
durch den Körper des
Abstandhalters. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Kanäle in einem
regelmäßigen Array
(siehe 4) angeordnet und dimensioniert, um einen Durchmesser
von etwa 0,75 mm zu haben. Es sei darauf hingewiesen, dass jede
beliebige einer Vielzahl von Kanalkonfigurationen jedoch ausreichend
ist.
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Eine
nützliche
Entwurfsüberlegung
zum Konfigurieren der Kanäle
besteht darin sicherzustellen, dass der Tintenfluss durch die Standleitung
im Wesentlichen laminar ist. Eine weitere Entwurfsüberlegung
besteht darin, die Lufteintrittspunkte von einer zusammenhängenden
Linie zu mehreren Eintrittspunkten in verschiedenen horizontalen
Entfernungen zu unterbrechen, um Diffusionswege zu verlängern. Dies
wird teilweise durch die einheitliche Verteilung der Kanäle 202 erreicht,
wie es bei dem Ausführungsbeispiel
von 4 gezeigt ist. Auch wird es bevorzugt, dass die
gesammelte Flussfläche
der Kanäle
(d. h. die Summe der Querschnitts- oder Flussflächen der Kanäle) mit
der Flussfläche
des Tintenzuführschlitzes 166 übereinstimmt,
mit dem die Standleitung verbunden ist.
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Die
Kanäle 202 des
Abstandhalters können auf
eine andere Weise als die zylindrischen, die in 4 veranschaulicht
sind, geformt sein. Z. B. zeigt 5 einen
Abstandhalter 300, der zwei Spiegelbildkanäle 302 aufweist,
wobei jeder Kanal drei beabstandete Bogenschlitze aufweist, die
durch einen geraden Verbinderschlitz verbunden sind. Es wird auch in
Betracht gezogen, dass ein einziger Kanal ausreichend wäre, vorausgesetzt,
dass derselbe ausreichend eng ist (z. B. ein helixförmiger Schlitz),
um eine Bewegung großer
Luftblasen durch denselben zu verhindern.
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Obwohl
die vorangegangene Erörterung über den
Abstandhalter 200 auf eine der zwei Seitenstandleitungen
der Kassette beschränkt
war, wird es bevorzugt, dass ein Abstandhalter in beiden Seitenstandleitungen
eingegliedert wird, so dass die lagerdauerverbessernden Effekte
des Abstandhalters unabhängig
davon vorliegen, welche Seite der Kassette während einer Lagerung nach oben
weist.
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Das
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das in 6 gezeigt ist, ist im Wesentlichen
identisch mit demjenigen von 3, mit Ausnahme
der Verwendung von zusätzlichen
Maßnahmen,
um dem Verschließeffekt
einer Blase diffundierter Luft innerhalb der Standleitung 154 vorzubeugen.
Insbesondere ist eine innere Oberfläche 255 der Standleitung
mit rechteckigem Querschnitt gekrümmt, wie es in dem Querschnitt
von 6 gezeigt ist. Eine Anzahl von gleichmäßig beabstandeten
Kapillarrillen 256 wird in diese gekrümmte Oberfläche 255 gemacht. Die
Rillen 256 sind etwa 0,2 mm breit und tief. Somit kann flüssige Tinte
durch die Rillen 256 fließen, und es ist unwahrscheinlich,
dass die Rillen durch eine beträchtliche
Blase diffundierter Luft verschlossen werden, verglichen mit einer
glattwandigen Version der Standleitung. Trotzdem zieht die vorliegende
Erfindung in Betracht, dass die gerillte Standleitungsoberfläche 255 zusammen
mit dem im Vorhergehenden beschriebenen Abstandhalter 200 verwendet
wird, um die verlängerte
Lagerdauer zu erreichen, die im Vorhergehenden beschrieben ist.
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Nachdem
bevorzugte Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung hier beschrieben wurden, wird erwartet, dass
Fachleute andere Modifizierungen innerhalb des Schutzbereichs der
Erfindung daran vornehmen werden. Der Schutzbereich der Erfindung
ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern erstreckt sich auf die verschiedenen Modifizierungen der
Erfindung, wie dieselbe beansprucht ist.