DE60220150T2

DE60220150T2 - Druckregulierte freie tintenzuführung

Info

Publication number: DE60220150T2
Application number: DE60220150T
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Elmhurst Witz; Bernd Bastiansen; Ralf Polley
Original assignee: Sanford LP
Current assignee: Sanford LP
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: WO2002076763A1; US7101104B2; US20020168215A1; DE60226792D1; EP1372984A1; EP1372984B1; US20040170465A1; DE60220150D1; JP2004525795A; US6695517B2

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Markierungsgeräte und genauer Markierungsgeräte mit freier Tinte, die größere hydrostatische Stabilität in Reaktion auf Veränderungen in Temperatur und Druck, verbesserte Tintenflußleistung, verbesserte Konstruktionsfreiheit und Einfachheit der Herstellung bereitstellen.
Kurze Beschreibung der verwandten Technologie
Es ist gut bekannt, einen Stift mit freier Tinte bereitzustellen (d.h. flüssiger Tinte, die in einem Hohlraum gespeichert werden kann und die frei darin ist, sich in Reaktion auf äußere Kräfte, wie etwa Bewegung, Schwerkraft und Druck zu bewegen oder zu fließen), die ein Benutzer selektiv auf ein Substrat, wie etwa Papier, Metall oder Kunststoff, aufbringen kann. Solche bekannten Stifte schließen typischerweise ein Reservoir zur Speicherung der Tinte und einen Kanal zur Leitung der Tinte vom Reservoir zu einer Markierungsspitze ein. Die Tinte solcher bekannten Stifte besitzt typischerweise einen solchen Dampfdruck, daß die Tinte, und jegliche Luft im Reservoir, in Reaktion auf Veränderungen in Umgebungstemperatur und Druck sich ausdehnt und zusammenzieht. Solche Ausdehnung und Zusammenziehung kann bewirken, daß die Tinte unter bestimmten Bedingungen aus der Schreibspitze des Stiftes austritt.
Andere solche bekannten Stifte schließen einen Puffer zur Speicherung von Tinte ein, die ansonsten in Reaktion auf Veränderungen in Umgebungstemperatur und Druck durch die Spitze hindurch austreten würde. Die überschüssige Tinte wird typischerweise im vorderen Teil des Puffers, nahe der Spitze des Stiftes, aufgrund der Schwerkraft gespeichert, wenn der Stift sich in der Position mit der Spitze nach unten befindet. Solche bekannten Stifte haben jedoch mehrere Nachteile: die Tintenkapazität des Puffers ist begrenzt, so daß, wenn der Puffer voll ist, die überschüssige Tinte aus dem Stift austritt, und die Tinte wird oft dauerhaft im Puffer gespeichert, was zu verminderter Pufferkapazität und verschwendeter Tinte führt. Ein weiterer von solchen bekannten Stiften sorgt für das Austreten von Tinte aus dem Puffer, wenn der Druck innerhalb des Stiftes ansteigt, durch Zulassen von Luft in den Stift hinein durch eine äußere Belüftungsöffnung. Solche bekannten Stifte geben jedoch nur einen kleinen Teil des Puffers frei. Noch weitere Stifte haben hydrostatische Stabilität erreicht, aber nur mit Konstruktionsbeschränkungen, die stringente Herstellungstoleranzen erfordern und zu verringerten Tintenflußgeschwindigkeiten führen.
WO-A-0100424 offenbart Markierungsgeräte mit freier Tinte zur Abgabe einer Tinte, die ein Gehäuse, ein Reservoir zur Speicherung von Tinte, ein Zuführrohr zur Förderung von flüssiger Tinte, das mit dem Reservoir in Verbindung steht, eine poröse Spitze, die innerhalb des Zuführrohres angeordnet ist, zur Abgabe von Tinte an ein Substrat an einem Markierungsende der Spitze, und einen porösen Puffer, der innerhalb eines Gehäuses benachbart zum Zuführrohr angeordnet ist, umfassen, wobei das Zuführrohr durch einen Durchlaß belüftet wird, der deutlich oberhalb des Endes des Zuführrohres zur Spitze hin endet.
Demgemäß wäre es wünschenswert, einen hydrostatisch stabilen Stift bereitzustellen, der auf wiederholte Temperatur- und Druckänderungen anspricht, ohne wesentlich zu lecken oder zu tropfen, und der größere Konstruktionsfreiheit und Tintenflußgeschwindigkeiten erlaubt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme zu überwinden.
Demgemäß ist ein Aspekt der Erfindung ein Markierungsgerät mit freier Tintenzuführung zur Abgabe einer Tinte, das die Merkmale von Anspruch 1 umfaßt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Markierungsgerät mit freier Tinte zur Abgabe einer Tinte, das die Merkmale von Anspruch 10 umfaßt.
Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung können für die Fachleute auf diesem Gebiet aus einer Durchsicht der folgenden detaillierten Beschreibung, zusammengenommen mit den beigefügten Ansprüchen, deutlich werden. Obgleich die Erfindung empfänglich für Ausführungsformen in verschiedenen Formen ist, sind hierin im weiteren spezifische Ausführungsformen der Erfindung beschrieben mit dem Verständnis, daß die Offenbarung beispielhaft und nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsformen zu beschränken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Markierungsgerätes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine stilisierte Querschnittsansicht des Markierungsgerätes von 1 entlang Linie 2-2 von 1, die funktionelle Komponenten des Gerätes veranschaulicht.
3 ist eine vergrößerte fragmentarische stilisierte Querschnittsansicht eines Bereichs einer weiteren Ausführungsform eines Markierungsgerätes der Erfindung, die funktionelle Komponenten des Gerätes veranschaulicht.
4 ist eine vergrößerte Seitenansicht von Zuführrohr- und Spitzenkomponenten in einer weiteren Ausführungsform eines Markierungsgerätes der Erfindung.
5 ist eine vergrößerte Seitenansicht von Zuführrohr- und Spitzenkomponenten einer weiteren Ausführungsform eines Markierungsgerätes der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist auf ein Markierungsgerät mit freier Tinte gerichtet, das verbesserten Tintenfluß und Einfachheit der Herstellung erreicht, während hydrostatische Stabilität über einen Bereich von Temperatur- und Druckveränderungen aufrechterhalten wird. Die Vorteile der Erfindung werden teilweise dadurch erreicht, daß das Schreibgerät so konstruiert ist, daß es einen Blasentrennbereich aufweist, der nahe des Schreibendes der Spitze liegt. Konsistent mit den Lehren von U.S.-Patent Nr. 4,753,546 (28. Juni 1988) ist der zulässige durchschnittliche Kurvenradius des Blasentrennbereiches für ein Fluid mit einer gegebenen Oberflächenspannung umso größer, je näher der Blasentrennbereich zum Schreibende der Spitze liegt.
So kann das Schreibgerät, indem ein Schreibgerät konstruiert wird, das einen Blasentrennbereich nahe dem Schreibende der Spitze aufweist, so konstruiert werden, daß es einen Blasentrennbereich in der Form eines Belüftungsloches direkt zur freien Tinte hin umfaßt (d.h. zum Reservoir für die freie Tinte oder einer Verlängerung desselben), wobei das Belüftungsloch einen geeigneten durchschnittlichen Kurvenradius aufweist.
Ein Aspekt der Erfindung ist ein Markierungsgerät mit freier Tinte zur Abgabe einer Tinte gemäß Anspruch 1.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Markierungsgerät mit freier Tinte zur Abgabe einer Tinte nach Anspruch 10.
Vorzugsweise hat das Markierungsgerät eine Länge von etwa 3 Inches bis etwa 7 Inches (etwa 7,6 cm bis etwa 18 cm), bevorzugter etwa 4 Inches bis etwa 5,5 Inches (etwa 10 cm bis etwa 14 cm). Das Gehäuse ist an seinem engsten Punkt etwa 3/8 in. bis etwa 1 in. (etwa 0,95 cm bis etwa 2,5 cm) breit und an seinem breitesten Punkt etwa 3/8 in. bis etwa 1 1/4 in. (etwa 0,95 cm bis etwa 3,2 cm) breit.
Der Blasentrennbereich ist vorzugsweise etwa 0,5 Inches bis etwa 1,5 Inches (etwa 1,3 cm bis etwa 3,8 cm) vom Markierungsende der Spitze angeordnet, bevorzugter etwa 0,8 Inches bis etwa 1,2 Inches (etwa 2 cm bis etwa 3 cm), wenn das Instrument mit einem Fluid mit einer Oberflächenspannung im Bereich von etwa 15 dyne/cm bis 55 dyne/cm verwendet wird.
Der durchschnittliche Kurvenradius des Blasentrennbereiches liegt im Bereich von etwa 0,002 Inches bis etwa 0,012 Inches (etwa 0,051 mm bis etwa 0,305 mm), vorzugsweise etwa 0,004 Inches bis etwa 0,008 Inches (etwa 0,102 mm bis etwa 0,203 mm), wenn das Gerät mit einer lösemittelbasierten Tinte verwendet wird, und vorzugsweise etwa 0,006 Inches bis etwa 0,010 Inches (etwa 0,152 mm bis etwa 0,254 mm), wenn es mit einer wasserbasierten Tinte verwendet wird.
Wenn der Blasentrennbereich ein kreisförmiges Belüftungsloch ist, hat das Loch einen Durchmesser von etwa 0,005 Inches bis etwa 0,025 Inches (etwa 0,127 mm bis etwa 0,635 mm), bevorzugter etwa 0,008 Inches bis etwa 0,012 Inches (etwa 0,102 mm bis etwa 0,305 mm), wenn das Gerät mit einer lösemittelbasierten Tinte verwendet wird, und etwa 0,014 Inches bis etwa 0,022 Inches (etwa 0,356 mm bis etwa 0,559 mm), wenn es mit einer wasserbasierten Tinte verwendet wird. Ein oder mehrere Löcher können im Zuführrohr mit geeigneten Mitteln erstellt werden, wie etwa Durchstoßen des Zuführrohres mit einem Gegenstand, wie etwa einer Nadel, oder durch Verwendung eines Lasers. Ein oder mehrere Löcher werden im Zuführrohr bereitgestellt, vorzugsweise zwei bis vier Löcher, am bevorzugtesten zwei Löcher.
1 zeigt ein Schreib- oder Markierungsgerät, wie etwa einen Stift oder einen Highlighter (dargestellt als ein Marker 10), gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In verschiedenen Figuren der Zeichnung werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um gleiche Elemente anzuzeigen. Der Marker 10 schließt einen Schaft 12 ein, der zwischen einem Schreibende 14 und einem hinteren Ende 16 angeordnet ist. Eine entfernbare Kappe 20 mit einem Clip 22 ist dargestellt, die am Schreibende 14 des Schaftes 12 angebracht ist. Die Kappe 20 kann so dimensioniert sein, daß sie mit dem hinteren Ende 16 zur Aufbewahrung der Kappe 20 während der Verwendung des Markers 10 in Eingriff kommt. Gemäß einer bevorzugten oder alternativen Ausführungsform umgibt ein flexibler oder starrer Griff 24 wenigstens einen Teil des Schaftes 12.
2 zeigt eine stilisierte Querschnittsansicht des Markers 10 von 1, die funktionelle Komponenten des Gerätes veranschaulicht. Der Marker 10 schließt ein Gehäuse 26 ein (z.B. bereitgestellt durch eine Außenwand 30). Ein Reservoir 32 zur Speicherung einer freien Tinte 36 liegt innerhalb des Gehäuses 26. Der Begriff „freie Tinte" ist definiert als eine flüssige Tinte, die in einem Hohlraum (z.B. einem Reservoir) gespeichert werden kann und die frei darin ist, sich in Reaktion auf äußere Kräfte (z.B. Bewegung, Schwerkraft und Druck) zu bewegen oder zu fließen. Ein Benutzer kann eine solche freie Tinte in einer Säule eines Schreibgerätes (z.B. einem Teil des Reservoirs) anschauen, um zu bestimmen, wieviel Tinte zum Gebrauch verfügbar ist.
Ein nicht-poröses Zuführrohr 436 stellt einen offenen Kanal 38 in Fließverbindung mit dem Reservoir 32 als eine Verlängerung des Reservoirs 32 für die Überführung von Tinte 34 aus dem Reservoir 32 durch die Spitze 540 zu ihrem Markierungs- oder Schreibende 42 bereit. Ein unterer Abschnitt 344 des Zuführrohres 436 ist so angepasst, daß er ein hinteres Ende 546 der Spitze 540 aufnimmt. Das Zuführrohr 436 weist einen Adapter 50 in einem Abschnitt 52 des Zuführrohes 436, der sich am nächsten zum Reservoir befindet, auf. Ein vollständig ausgefüllter Raum (dargestellt als ein Kopf 54) des Adapters 50 trennt das Reservoir 32 von einem unteren Abschnitt 56 des Markers 10 und sichert das Zuführrohr 436. Ein Puffer 60 umgibt das Zuführrohr 436.
Das Reservoir 32 stellt einen Bereich zur Speicherung von Tinte 34 bereit, wie dargestellt in 2. Ein Kopfraum 62 aus Luft und Dampf ist oberhalb der Tinte 34 angeordnet, wenn sich das Gerät in der Position mit der Spitze nach unten befindet, wie dargestellt. Der Kopfraum 62 dehnt sich in Reaktion auf Veränderungen der Temperatur und des Druckes aus und zieht sich zusammen. Die Tinte 34 im Reservoir 62 besitzt typischerweise einen relativ hohen Dampfdruck, so daß sie schnell trocknen kann, wenn sie verwendet wird, und sie spricht signifikant auf Veränderungen der Temperatur und des Druckes an. Eine Vielzahl von Tinten, wie etwa lösemittelbasierte (z.B. Alkohol) oder wasserbasierte Tinten, können mit dem Schreibgerät verwendet werden, und die physikalischen Eigenschaften verschiedener Tinten können geringfügige Unterschiede im Schreibgerät diktieren (z.B. Formen, Größen, Geometrien, Spitzenzusammensetzungen, Stelle des Blasentrennbereiches).
Gemäß alternativen Ausführungsformen kann die Tinte 34 wasserbasiert sein und kann Pigmente enthalten, wie diejenigen Tinten, die in den Highlightern der Marker MAJOR ACCENT und Flüssigfarben-Filzspitzen-Markierungs- und Färbeapplikatoren, die kommerziell erhältlich sind von Sanford Corporation (Bellwood, Illinois), verwendet werden. Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Tinten 34 alkohol- und farbstoffbasiert sein, wie etwa diejenigen Tinten, die in den Markierungs- und Schreibstiften der Marke SHARPIE, die kommerziell von Sanford Corporation erhältlich sind, verwendet werden. Gemäß noch weiteren alternativen Ausführungsformen kann die Tinte 34 alkohol- und pigmentbasiert sein, wie etwa diejenigen Tinten, die in den White-Board-Markerstiften der Marke EXPO und der Marke EXPO2 und Trockenradiermarkierungsstiften, die von Sanford Corporation, Bellwood, Illinois, kommerziell erhältlich sind, verwendet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tinte 34 mit einem Kunststoffmaterial, wie etwa Polypropylen, kompatibel.
Für das richtige Funktionieren des Markers 10 sollte die Kapillarität der Spitze 540 größer sein als die Kapillarität des Puffers 60 und des Kanals 38. So bleibt die Spitze 560 (und, was wichtig ist, das Markierungsende 42) feucht mit Tinte, ungeachtet der Tintenverteilung innerhalb des Markers 10, so daß der Marker 10 immer bereit ist, während des Schreibaktes Markierungen auf dem Substrat zu machen. Der Begriff "Kapillarität" kann als die Höhe definiert werden, bis zu der eine Flüssigkeit (z.B. Tinte) innerhalb einer Pore einer Kapillare mit einer gegebenen Höhe und einem gegebenen Durchmesser aufsteigt, und schließt die Anziehungskapillarkraft (d.h. Kapillardruck) der Flüssigkeit in die Kapillare hinein ein. Ohne durch irgendeine besondere Theorie beschränkt sein zu wollen, glaubt man, daß Kapillarkraft umgekehrt proportional zu sowohl der Porengröße einer Kapillare, der Speicherkapazität einer Kapillare als auch der Teilfüllung der Kapillare ist.
Der Puffer 60 kann porös sein und schließt ein ausreichendes Volumen ein, um Tinte und Luft in Reaktion auf Veränderungen der Temperatur und/oder des Druckes innerhalb des Reservoirs 32 zurückzuhalten. Wenn die Tintenrückhaltefähigkeit des Puffers 60 nicht überschritten wird, wird der Kapillardruck des Puffers 60 überschüssige Tinte zurückhalten. Ein Lufteintritt (dargestellt als ein Lufteintrittsloch 106) in das Gehäuse 26 kann eine Lüftung in Verbindung mit der Atmosphäre bereitstellen. (Luft kann in den Marker 10 auch durch Kapillarräume eintreten, die die Spitze 540 am Spitzenhalter 104 umgeben.) Ein Raum zum Halten von Luft (dargestellt als ein Spalt 108) umgibt eine Außenfläche 110 des Puffers 60. Luft aus Loch 106 kann in den Puffer 60 durch die Außenfläche 110 eintreten. Die Größe des Puffers 60 kann entsprechend dem Luftvolumen des Markers 10 ausgewählt werden, das benötigt wird, um die Menge an überschüssiger Tinte zu halten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat der Puffer 60 eine Kapazität von etwa 40% relativ zur Größe des Reservoirs 32. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Puffer 60 etwa 2 ml bis etwa 4 ml Tinte zurückhalten oder speichern.
Der Puffer 60 kann aus einem Material hergestellt werden, das ausgewählt ist aus einer Vielzahl faseriger oder poröser Materialien, und seine Porosität und kapillare Natur kann auf Kompatibilität mit der bestimmten im Gerät verwendeten Tinte ausgewählt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Puffer 60 aus einer hydrophilen (Produkt-Nr. D-2605) oder einer hydrophoben (Produkt-Nr. D-2611) linearen Polyolefinharzfaser hergestellt, die erhältlich ist von Filtrona Richmond, Inc., Richmond, Virginia. Ein hydrophiles Material ist zur Verwendung mit wasserbasierten Tinten bevorzugt. Ein hydrophobes Material kann für lösemittelbasierte Tinten verwendet werden und kann zur Verwendung mit wasserbasierten Tinten modifiziert werden. Gemäß alternativer Ausführungsformen kann der Puffer 60 aus einem Material hergestellt werden, das ausgewählt ist aus keramischen Werkstoffen, porösen Kunststoffen, wie etwa offenzelligen Schäumen, Acrylkunststoffen, Schwämmen, etc. und Kombinationen davon. Gemäß weiteren alternativen Ausführungsformen kann der Puffer 60 aus hydrophilem oder hydrophobem Schaum, wie etwa Polyurethan, hergestellt werden.
Die Luft und der Dampf im Reservoir 32 sprechen auf Veränderungen des Druckes und der Temperatur an. Im Gleichgewicht liegt der Druck der Luft und des Dampfes im Reservoir 32 bei einem Druck, der leicht niedriger als Umgebungsdruck ist, aufgrund der Höhe der Tinte im Reservoir 32 über dem Markierungsende 42. Der Begriff "Umgebungsdruck" ist definiert als der Druck der Atmosphäre außerhalb des Markers. Bei einem solchen leicht niedrigeren Druck von Luft und Dampf im Reservoir 32 wird die Tinte im Magazin zurückgehalten. Um den Schreibakt mit dem Marker 10 zu beginnen, wandert Tinte aus dem Kanal 38 durch die Spitze 540 zu seinem Markierungsende 42. Wenn irgendwelche Tinte während des Schreibens im Puffer 60 gespeichert ist, wird solche gespeicherte Tinte wegen der größeren Kapillarität der Spitze 540 relativ zum Puffer 60 vorzugsweise von der Spitze 540 aufgenommen.
Wenn die Kappe 20 vom Schaft 12 entfernt wird, spricht der Marker 10 auf Veränderungen des Umgebungsdruckes und der Umgebungstemperatur (d.h. Druck- und Temperaturunterschiede) an, um das Gleichgewicht zu erreichen (d.h. den Druck, der geringfügig niedriger als Umgebungsdruck ist). Der Ausdruck "Druckunterschied" ist definiert als der Unterschied des Druckes zwischen der Luft und dem Dampf innerhalb des Reservoirs 32 (z.B. dem Kopfraum 62) und dem Umgebungsdruck. Der Begriff "ansteigender Druckunterschied" ist definiert als der Anstieg des Druckes der Luft und des Dampfes innerhalb des Reservoirs 32 in Reaktion auf einen ansteigenden Umgebungsdruck. Der Begriff "abnehmender Druckunterschied" ist definiert als die Abnahme des Druckes der Luft und des Dampfes innerhalb des Reservoirs 32 Reaktion auf einen abnehmenden Umgebungsdruck. Ohne durch irgendeine besondere Theorie beschränkt sein zu wollen, glaubt man, daß die Luft und der Druck innerhalb des Markers 10 direkt auf Veränderungen des Umgebungsdruckes und der Umgebungstemperatur anspricht, um das Gleichgewicht zu erreichen.
Eine Situation mit einem zunehmenden Druckunterschied tritt zum Beispiel während des Abstiegs in einem unter Druck stehenden Flugzeug auf. Wenn die Tinte im Puffer 60 während einer Situation mit zunehmendem Druckunterschied gespeichert wird, fordert die Spitze 540 Tinte aus dem Puffer 60 und der Kanal 38 fordert Tinte aus der Spitze 540 und dem Puffer 60. Wenn der Puffer 60 während einer Situation mit zunehmendem Druckunterschied im wesentlichen frei von Tinte ist, könnte das Reservoir 32 durch den Puffer 60 am Blasentrennbereich 68 hindurch einziehen. Tinten- und Luftstrom verhalten sich in ähnlicher Weise, wenn ein Benutzer mit Tinte auf ein Substrat (z.B. Papier, Stoff, Markerboard, Metall, Kunststoff, etc.) schreibt und dabei Tinte abnimmt. So zieht die Spitze 540 Tinte vorzugsweise aus dem Puffer 60, falls gesättigt, und dann aus dem Reservoir 32.
Im Marker 10 ist das Zuführrohr 436 verlängert worden und so angepasst, daß es an einen Abschnitt 130 des Spitzenhalters 104 anschließt (z.B. wie dargestellt in 5, durch Interferenzpassung im Bereich 132). Das Zuführrohr 436 ist mit einem Lüftungsloch 316 versehen worden, um als ein fester Blasentrennpunkt zu dienen. Das hintere Ende 546 der Spitze 540 hat einen Durchmesser 134, der geringer ist als der Durchmesser 142 des Restes der Spitze 540, um eine Schulter bereitzustellen, die gegen eine Schulter des Zuführrohres 436 am unteren (wie gezeichnet) Ende 344 des Zuführrohres 436 anstößt. Das hintere Ende 546 der Spitze 540 steht vorzugsweise in Interferenzpassung in Eingriff mit dem Zuführrohr 436. In dieser Ausführungsform existiert kein Kontakt zwischen der Spitze 540 und dem Puffer 60. In Reaktion auf Veränderungen der Temperatur und des Druckes wird Tinte direkt in den Puffer 60 hinein und aus diesem heraus transportiert werden. In ähnlicher Weise wird, in einer Situation mit zunehmendem Druckunterschied, wenn der Puffer 60 von Tinte entleert ist, das Reservoir 32 über den Kanal 38 durch das Lüftungsloch 316 aus dem Puffer 60 Luft einziehen. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann die Spitze einen konstanten Durchmesser haben und in Interferenzpassung mit einem Zuführrohr in Eingriff stehen, das ein Lüftungsloch aufweist. In solch einer Ausführungsform ist die Spitze vorzugsweise gesichert, um eine Bewegung der Spitze in der axialen Richtung zu verhindern.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Teils eines Markers 10, in dem eine Spitze 240 ein hinteres Ende 246 aufweist, das in Interferenzpassung gegen das Zuführrohr 136 in Eingriff steht, und ein Blasentrennbereich 68 in Form eines Lüftungsloches 106 für Luftübergang zwischen dem Puffer 60 und dem Kanal 38 vorgesehen ist. Das Lüftungsloch 116 stellt einen Blasentrennbereich 68 in einem festen Abstand vom Markierungsende 42 bereit. Konsistent mit der Lehre des Erfinders in U.S.-Patent Nr. 4,753,546 wird die Höhe des Blasentrennbereiches 68 (z.B. Lüftungsloch 116) in einem linearen Abstand (d.h. in einer geraden Linie parallel zur Achse des Markers 10) vom Markierungsende 42 (nicht dargestellt) den zulässigen durchschnittlichen Kurvenradius des Blasentrennbereiches (z.B. des Lüftungsloches 116), für eine Flüssigkeit mit einer gegebenen Oberflächenspannung, für den Marker 10 bestimmen, um hydrostatische Stabilität aufrechtzuerhalten. So kann der durchschnittliche Kurvenradius von Lüftungsloch 116 ansteigen, wenn das Lüftungsloch 116 sich dem Markierungsende 42 nähert, und kann abnehmen, wenn das Lüftungsloch 116 weiter vom Markierungsende 42 angeordnet ist.
Die Ausführungsform von 3 kann, in einer alternativen Ausführungsform, so modifiziert werden, daß die Spitze keine Schulter aufweist, wie dargestellt in 2, sondern stattdessen einen konstanten Durchmesser aufweist (auch so angepasst, daß eine Interferenzpassung mit einem Zuführrohr bereitgestellt wird) und vor Bewegung in der axialen Richtung gesichert ist (wie etwa eine Anordnung aus Kerbe und Grat).
4 und 5 belegen beispielhaft eine weitere Klasse von Zuführrohr-Ausführungsformen, bei denen das Zuführrohr eine untere (wie dargestellt) Extremität 144 mit einem nicht-gleichförmigen Querschnitt aufweist, wie etwa gekerbt, mit Zinnen versehen, gekräuselt, gezahnt, etc. In 4 bildet ein Zuführrohr 236 mit einer unteren Extremität 144 mit mit breiten Durchbrüchen versehenem Steg (d.h. mit breiten Fingern 120) primäre Enden 122 (die man sich als die Enden der Finger 120 denken kann) und sekundäre Enden 124. Das Zuführrohr 236 besitzt wenigstens einen Finger 120, vorzugsweise wenigstens zwei Finger 120. Der Abstand zwischen den primären Enden 122 und den sekundären Enden 124 ist vorzugsweise gleichmäßig und kann so ausgewählt werden, daß die gewünschte Passung mit einem hinteren Ende 346 der Spitze 340 und dem gewünschten durchschnittlichen Kurvenradius des Loches 216 bereitgestellt wird. In dieser Ausführungsform stellt das Loch 216 einen Blasentrennbereich bereit, der ein fester Abstand vom Markierungsende 42 ist.
Das hintere Ende 346 der Spitze 340 steht vorzugsweise in Interferenzpassung in Eingriff mit den Fingern 120 des Zuführrohres 236 an der unteren Extremität 144. Das Endstück 126 der Spitze 340 (angedeutet durch Phantomlinien hinter den Fingern 120) ist so dargestellt, daß es so angeordnet ist, daß ein Lüftungsloch 216 freigelassen wird, aber dies muß nicht der Fall sein. Das Endstück 126 der Spitze 340 kann auch so mit dem Zuführrohr 236 angeordnet sein, daß kein Lüftungsloch 216 bereitgestellt wird, entweder indem das Endstück 126 mit den sekundären Enden 124 zusammenfällt oder indem das Endstück 126 oberhalb der sekundären Enden 124 liegt. Wenn die Anordnung der Spitze 340 und des Zuführrohres 236 kein Lüftungsloch 216 bereitstellt, wird das Zuführrohr vorzugsweise ein Lüftungsloch oberhalb des Endstücks 126 aufweisen.
5 zeigt ein Zuführrohr 336 mit einer unteren (wie gezeigt) Extremität 244 mit mit schmalen Durchbrüchen versehenem Steg (d.h. mit mehr, engen Fingern 220), die primäre Enden 222 (die auch als die Enden der Finger 220 gedacht werden können) und sekundären Enden 224 bildet. Der Abstand zwischen den primären Enden 222 und den sekundären Enden 224 ist vorzugsweise gleichmäßig und kann so ausgewählt werden, daß die gewünschte Passung mit dem hinteren Ende 446 einer Spitze 440 und der gewünschte durchschnittliche Kurvenradius der Lüftungslöcher 314, falls vorhanden, die mit der Spitze 440 gebildet werden, bereitgestellt wird.
Das hintere Ende 446 der Spitze 440 steht vorzugsweise in Interferenzpassung in Eingriff mit den Fingern 220 des Zuführrohres 336 an der unteren Extremität 244. In der dargestellten Anordnung besitzt das hintere Ende 446 der Spitze 440 einen kleineren Durchmesser als der Rest der Spitze 440 und bildet eine Schulter 450, die gegen die primären Enden 222 der Finger 220 stößt, um zu verhindern, daß die Spitze 440 weiter in das Zuführrohr 336 hinein wandert.
Frühere Markierungsgeräte mit freier Tinte haben ein zusätzliches Teil eingesetzt, wie etwa ein zusätzliches faseriges Teil, das manchmal als ein Tinten-Feeder oder eine kapillare Förderleitung bezeichnet wurde, um Tinte vom Reservoir zur Spitze des Markers zu transportieren. Herstellungsverfahren, die für solche Geräte typisch sind, enthielten Ineffizienzen und sekundäre Probleme, die in einem Herstellungsverfahren für ein Markierungsgerät gemäß der Erfindung eliminiert sind.
So wurde in einem früheren Herstellungsverfahren ein hinteres Ende eines Gehäuses, einschließlich eines Reservoirraumes, mit seinem offenen Ende nach oben angeordnet und mit Tinte gefüllt. Als nächstes wurden ein Adapter und, fakultativ, ein Rohr in das Gehäuse eingesetzt. Wenn ein Adapter mit Rohr verwendet wurde, bewirkte das Einführen des Adapters und Rohres in das mit Tinte gefüllte Gehäuse, daß die Tinte innerhalb des Rohres anstieg. Als nächstes wurde ein Feeder wenigstens teilweise in das Rohr eingesetzt, und das Verfahren wurde für eine ausreichende Zeit angehalten, damit der Feeder Tinte aus dem Rohr absorbieren konnte, typischerweise etwa 10 Sekunden. Nachdem die Spitze im wesentlichen mit Tinte gefüllt war, wurde eine zusätzliche Kraft auf den Feeder ausgeübt, um das Einschieben in das Rohr zu vervollständigen.
Wenn das Gerät mit einer farbstoffbasierten Tinte verwendet wurde, wurde ein Puffer von oben über den Feeder eingeschoben und bis etwa ½ des Abstandes zu seiner Sitzposition im fertigen Gerät gedrückt, dann wurde ein zweiter Teil des Gehäuses in Form eines Ringes, der einen Spitzenhalter einschloss, über den Puffer geschoben und nach unten gedrückt, um den Puffer zu halten und den Ring mit dem unteren Ende des Gehäuses in Eingriff zu bringen. Schließlich wurde eine Spitze durch den Ring eingeschoben und in Kontakt mit dem Feeder gebracht.
Wenn das Gerät mit einer pigmentbasierten Tinte verwendet wurde, wurde ein zylindrischer Puffer, der von oben eingeschoben wurde, um einen solchen Abstand nach unten gedrückt, daß das obere Ende des Feeders etwa ¼ eines Inches (etwa 6,4 mm) oberhalb des oberen Endes des Feeders lag, und eine kleine Menge Tinte (etwa 1 ml bis etwa 2 ml) wurde oben auf den Feeder und Puffer gegeben. Die Tinte half dabei sicherzustellen, daß die Spitze mit pigmentierter Tinte bei einem ersten Gebrauch befeuchtet war. Als nächstes wurde ein zweiter Teil des Gehäuses in Form eines Ringes, der einen Spitzenhalter einschloss, über den Puffer geschoben und nach unten gedrückt, um den Puffer zu halten und den Ring mit dem hinteren Ende des Gehäuses in Eingriff zu bringen. Dadurch konnte Tinte vom oberen Ende des Puffers in Kontakt mit dem unteren Ende des Ringes kommen und sich letztendlich auf der Außenfläche des Markierungsgerätes verteilen, was auch bewirkte, daß Tinte in Kontakt mit der Herstellungsausrüstung und in einigen Fällen Stiften, die ansonsten eine saubere Außenfläche gehabt hätten, kam.
Für Markierungsgeräte mit jeder Tintenart wurden die Stifte anschließend für etwa 4 Stunden umgedreht (d.h. in einer Ausrichtung mit der Spitze nach unten gestellt), um sicherzustellen, daß die Tinte zum Markierungsende der Spitze wanderte und das Markierungsgerät bei seinem ersten Gebrauch "startete".
Für ein Markierungsgerät gemäß der Erfindung werden mehrere Herstellungseffizienzen verwirklicht. In einem Herstellungsverfahren für ein Markierungsgerät gemäß der Erfindung ist ein hinteres Ende eines Gehäuses mit einem offenen Ende nach oben angeordnet, und ein Adapter mit einem Zuführrohr wird in das Gehäuse eingesetzt. Die Tinte kann zum Reservoir entweder vor Einführen des Adapters und Zuführrohres oder nach Einführen des Adapters und Zuführrohres zugegeben werden; im letzteren Falle wird die Tinte durch das Zuführrohr eingefüllt. Als nächstes wird ein Puffer in das Gehäuse eingesetzt. Eine Spitze wird dann in das Adapterrohr eingeschoben und die Spitze und das Adapterrohr führen den Ring, wenn er über die Spitze nach unten eingeführt wird, um mit dem hinteren Ende des Gehäuses in Eingriff zu kommen, und gleichzeitig führt der Ring die Spitze in den Spitzenhalteteil des Ringes. In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Ring vor dem Einführen der Spitze eingesetzt werden; in diesem Falle kann das Ringrohr das Adapterrohr zum Spitzenhalter führen, und die Spitze wird von oben durch den Ring eingeführt. Schließlich müssen die Markierungsgeräte, für jede Tintenart, für nur ein paar Minuten umgedreht werden, um sicherzustellen, daß das Gerät bei seinem ersten Gebrauch startet. Somit hat ein Herstellungsverfahren für ein Gerät gemäß der Erfindung die Vorteile, daß jeglicher Verfahrensschritt eliminiert wird, um darauf zu warten, daß ein Feeder Tinte absorbiert, daß die Möglichkeit eliminiert wird, daß eine pigmentbasierte Tinte die Außenfläche des Gerätes erreichen wird, und daß schnell-startende Markierungsgeräte ermöglicht werden.

Claims

Markierungsgerät (10; 110) mit freier Tinte zur Abgabe einer Tinte, welches umfaßt: ein Gehäuse (26); ein Reservoir (32) zur Speicherung fluider Tinte innerhalb des Gehäuses; ein Zuführrohr (136; 436) zur Förderung fluider Tinte, das mit dem Reservoir (32) verbunden ist; eine poröse Spitze (240; 540), die innerhalb des Zuführrohres (136; 436) angeordnet ist, zur Förderung von Tinte zu einem Substrat an einem Markierungsende (42) der Spitze (240; 540); einen porösen Puffer (60), der innerhalb des Gehäuses (26) benachbart zum Zuführrohr (136; 436) angeordnet und zur Speicherung von Tinte während Perioden eines abnehmenden Druckunterschiedes zwischen dem Reservoir (32) und der Atmosphäre konfiguriert ist; und ein Lüftungsloch (116; 316) im Zuführrohr (136; 436), wobei das Lüftungsloch in einem Abstand von etwa 1,3 cm (0,5 Inches) bis etwa 3,8 cm (1,5 Inches) vom Markierungsende (42) der Spitze (240; 540) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (92) des Puffers (60) in kapillarem Kopplungskontakt mit einem Teil der Spitze (240) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (540) vor Kontakt mit dem Puffer (60) isoliert ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (240; 540) eine Schulter (450) nahe dem Ende der Spitze, das innerhalb des Zuführrohrs (136; 436) angeordnet ist, umfaßt und das Ende des Zuführrohres gegen die Schulter stößt.
Gerät nach Anspruch 1, das weiterhin wenigstens ein zusätzliches Lüftungsloch umfaßt.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarität der Spitze (240; 540) größer als die Kapillarität des Puffers (60) und größer als die Kapillarität des Lüftungsloches (116; 316) ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (240; 540) gegen wesentliche Bewegung in der axialen Richtung gesichert ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (240; 540) in Interferenzpassung innerhalb des Zuführrohres (136; 436) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüftungsloch (116; 316) kreisförmig ist und einen Durchmesser von etwa 0,127 mm (5 Tausendstel eines Inches) bis etwa 0,635 mm (25 Tausendstel eines Inches) besitzt.
Markierungsgerät (10; 110) mit freier Tinte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführrohr primäre (122; 222) und sekundäre (124; 224) Enden an einer Extremität aufweist; die poröse Spitze (340; 440) innerhalb der Extremität des Zuführrohres (236; 336) mit primären und sekundären Enden angeordnet ist; und daß das Lüftungsloch (216; 314) zwischen einem sekundären Ende (124; 224) des Zuführrohres (236; 336) und einem hinteren Ende (346; 446) der Spitze (340; 440), das innerhalb des Zuführrohres angeordnet ist, ausgebildet ist.
Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (92) des Puffers (60) in kapillarem Kopplungskontakt mit einem Teil der Spitze (340; 440) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarität der Spitze (340; 440) größer als die Kapillarität des Puffers (60) und größer als die Kapillarität des Lüftungsloches (216; 314) ist.
Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (340; 440) gegen wesentliche Bewegung in der axialen Richtung gesichert ist.
Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (340; 440) eine Schulter nahe dem Ende der Spitze, das innerhalb des Zuführrohres (236; 336) angeordnet ist, umfaßt und die primären Enden (122; 222) des Zuführrohres gegen die Schulter stoßen.
Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lüftungslöcher (314) zwischen sekundären Enden (224) des Zuführrohres (336) und dem hinteren Ende (446) der Spitze (440), das innerhalb des Zuführrohres (336) angeordnet ist, ausgebildet sind.
Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (340; 440) in Interferenzpassung innerhalb des Zuführrohres (336; 446) angeordnet ist.
Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lüftungsloch (216; 314) einen durchschnittlichen Kurvenradius in einem Bereich von etwa 0,051 mm (0,002 Inches) bis etwa 0,305 mm (0,012 Inches) besitzt.