EP1329323A2 - Tintenbehälter mit Schwamm und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP1329323A2
EP1329323A2 EP03000658A EP03000658A EP1329323A2 EP 1329323 A2 EP1329323 A2 EP 1329323A2 EP 03000658 A EP03000658 A EP 03000658A EP 03000658 A EP03000658 A EP 03000658A EP 1329323 A2 EP1329323 A2 EP 1329323A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ink
porous
bodies
ink chamber
volume
Prior art date
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Application number
EP03000658A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1329323B1 (de
EP1329323A3 (de
Inventor
Angela Louie
Markus Bürgin
Joachim Kretschmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pelikan Hardcopy Production AG
Original Assignee
Pelikan Hardcopy Production AG
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Publication date
Application filed by Pelikan Hardcopy Production AG filed Critical Pelikan Hardcopy Production AG
Publication of EP1329323A2 publication Critical patent/EP1329323A2/de
Publication of EP1329323A3 publication Critical patent/EP1329323A3/de
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Publication of EP1329323B1 publication Critical patent/EP1329323B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17503—Ink cartridges
    • B41J2/17513—Inner structure

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an ink container with an inserted Sponge, in particular a cartridge for an inkjet printer, and an ink container with inserted sponge.
  • Ink containers or ink cartridges for inkjet pens or inkjet printers often contain porous ink absorbers for capillary storage of the ink. Sponges, for example made of foamed materials, are preferably used as porous materials Polyurethane, but also fibrous materials, such as felt, and similar materials are used.
  • the porous ink absorbents serve to create a negative pressure in the ink container to produce relative to the ambient pressure and the ink when the To mechanically dampen the ink tank. This also makes sponge ink containers possible with a moving arrangement on the printer carriage a reliable supply of the Printhead with ink. In addition, this is prevented by the capillary forces of the sponge pores created vacuum leakage of the ink into the printer.
  • the sponge or the porous material is in mechanically compressed in a first process step and in a second process step inserted into the ink chamber of the container.
  • a first process step a first process step compressed under the influence of heat, so that it essentially the Has shape of the ink chamber.
  • the so shaped Sponge inserted into the ink chamber of the container.
  • Such a method is for example in EP 0 967 082.
  • the object of the invention is to provide a method by which it is possible to introduce porous material into an ink chamber of an ink container in a simple manner.
  • a method of manufacturing an ink tank has the following process steps on: providing an ink container with at least one ink chamber; Provide a porous ink absorbent which has at least one porous body having; Inserting one or more of the porous bodies into the ink chamber (s) of the Container, the total volume of the porous body or bodies in the dry state is smaller than the receiving volume of the respective ink chamber into which the body or bodies is / are used and a porous ink absorbent is selected, the volume of which increases automatically upon contact with a liquid.
  • the ink absorbent is always in the dry state in the assigned ink chamber used. Because it has a smaller volume than the inside of the ink chamber, it can the insertion can be carried out in a simple manner without a special tool.
  • the porous material is preferably dependent on the shape and size of the ink chamber chosen so that after filling the ink chamber with ink it essentially does so fills out completely and evenly.
  • An ink tank or cartridge for inkjet pens or inkjet printers usually has one or more ink chambers.
  • one or more bodies made of porous material that contain the ink absorbent form, used the total volume of the inserted in each ink chamber (s) Body is less than the internal volume of the ink chamber.
  • the Outer dimensions of the porous ink absorbent consisting of one or more Bodies is formed for each chamber to be smaller than the internal dimensions at the corresponding one Positions of the respective ink chamber.
  • each of the outer dimensions of the porous ink absorbent is smaller than the assigned inside dimension of the ink tank.
  • a cuboid in a cuboid ink chamber of an ink cartridge Bodies are used, the length and width of which are less than the corresponding Dimensions of the ink chamber, the height of which corresponds to that of the ink chamber.
  • the porous body can enter the ink chamber without friction with the Chamber walls are used.
  • the ink chamber of the ink container can be closed as usual and to be filled with ink.
  • Contact with the ink causes the porous ink absorbent to swell on. This swelling is a result of part of the ink not going into the Pores of the sponge is stored, but is absorbed by its cell structure.
  • such materials are selected as the porous ink absorbent, which swell automatically on contact with liquid, i.e. increase their volume. It must the liquid is not necessarily ink. Rather, besides Inks other printing fluids are used, for example those that are used for Print quality improvement serve either before, during or after the application of the Ink can be applied to the print medium in the printer using the porous ink absorbent correspondingly a swellability upon contact with the other hydraulic fluid has to show. It is also possible to swell the ink absorbent Fill the cartridge with a liquid and trigger this before filling with ink vacuum again, d. H. the liquid absorbed by the cell structure remains in the Ink absorbent and this retains its swelling form.
  • the dimensions of the porous body or the porous bodies in the dry state, i.e. before insertion into the ink chamber are dependent on the swellability of the porous Material and the inner dimensions of the ink chamber preferably to be chosen that the porous body expands to the chamber walls when moistened. On in this way the entire ink chamber is filled with the porous material, so that neither unwanted voids can arise, nor the risk of bending corners of the porous body.
  • cavities can also be deliberately created. For example, it is often beneficial keep a distance between the ink-filled sponge and the ventilation openings.
  • Porous ink absorbents are preferably used, the volume of which is dry Condition that the ink chamber for which they are intended falls below 10% to 60%.
  • the total volume of the porous ink absorbent consisting of one or from a plurality of porous bodies, is thus significantly smaller than the receiving volume the ink chamber for which it is intended. This way it becomes a particularly simple one Introducing allows.
  • the ratio of the total volume of the porous body or bodies to the volume of the ink chamber can also be chosen differently.
  • porous bodies are used whose total volume is the recording volume of the respective ink chamber into which the or the body is / are used to fall below 20% to 50%, in particular 30% to 40%. In the preferred areas mentioned, assembly is quick and easy possible.
  • the ratio to be selected in the special application is between the total volume of the porous ink absorbent for each ink chamber and the internal volume of the corresponding chamber depends on various factors. one of these factors is the type of ink with which the appropriate chamber is to be filled. As a general rule it has been found that in the case of oil-based inks, porous bodies are to be selected, the Total volume the receiving volume of the respective ink chamber into which the or Body is / are used to fall below 10% to 20%. For water-based inks the total volume of the porous body is preferably chosen so that it is the volume the corresponding ink chamber falls by about 30% to 60%. As optimal Value related to water-based inks has been found to be approximately 40%.
  • bodies made of porous material are used, the shape of which is essentially corresponds to the shape of the interior of the ink chamber in which the respective body is inserted becomes.
  • a uniform expansion of the porous material in wet Condition guaranteed in all directions and the isotropic storage property of the used Ink absorbent maintained.
  • the pore volume is above the entire ink chamber is substantially homogeneous, so no ink inclusions or air paths through the porous ink absorbent.
  • porous material filled ink chamber are produced, in which the mean local pore volume is inconsistent, hence the ink absorbent used is anisotropic Has storage properties.
  • Such an inhomogeneous pore distribution can be achieved, for example, with the method according to the invention can be achieved in that the different dimensions of the porous body in the dry state, not all by the same factor, based on the associated dimensions the ink chamber are reduced.
  • a cuboid sponge for example, whose length is 0.7 times the length of the ink tank and its width and height that is 0.85 times the width and height of the ink chamber, causes a homogeneous Swelling of the sponge upon ink contact in the ink chamber causes relative sponge compression in the width and height direction, thus an inhomogeneous pore density distribution and consequently anisotropic storage properties of the sponge.
  • An uneven one Pore distribution can also be created by using one of the ink absorbents Ink chamber geometry different shape is selected; z. B. against the ink outlet growing sponge. This measure also has the effect that the body is in different directions to different extents, which in turn leads to the desired Sponge properties.
  • polyurethane ether foam can be used as the porous material.
  • This Material is particularly suitable if it is the liquid to be absorbed is an oil-based ink.
  • a suitable sponge material is, for example, from Foampartner, Wolfhausen, Switzerland, available under the name "Jet 5".
  • Various polyurethane foams are suitable for the process according to the invention, in particular also polyurethane ester foams or a mixture of polyurethane ester and Polyurethane ether foams.
  • porous materials have those used according to the invention for sponge assembly Property of swellability also with water-based inks, so the present Invention advantageous for all common ink systems, in connection with it suitable porous ink absorbents can be used. Since the swelling power of a porous ink absorbent, in addition to its material properties, also essential depends on the liquid or ink to be absorbed, the specific swelling behavior an individual sponge-ink pairing is usually determined using suitable tests become. Based on the specific swelling capacity, the dimensions of the porous Ink absorbent.
  • a corresponding ink container thus has at least one ink chamber in which a porous ink absorbent is used, the total volume of the or porous bodies that form the ink absorbent is smaller when dry than the receiving volume of the respective ink chamber into which the body or bodies are inserted is / are and whereby the volume of the porous ink absorbent is determined Contact with a liquid increases automatically.
  • the porous ink absorbent which has expanded due to contact with a liquid medium, for example ink, essentially touches all of the inner walls of the ink chamber and thus completely fills them.
  • the condition is at least partially reversible, that is, when the ink is completely removed from it, the ink absorbent contracts back to its original size in the dry condition.
  • An ink container according to the invention can thus be recognized by the fact that the porous ink absorbent used in the respective ink chamber has a volume in the dry state that is smaller than the inner volume of the ink chamber in which it is inserted.
  • all outer dimensions of the porous ink absorbent which may be composed of a plurality of bodies, may be less than the corresponding inner dimensions of the assigned ink chamber.
  • the volume of the porous ink absorbent in the moist state (V pk, moist ) or in the state of use is greater than the volume of the porous ink absorbent in the dry state (V pk, dry ) or in the assembled state, is: V pk, wet > V pk, dry.
  • the swelling factor denotes the ratio of the different sizes of the damp / ink-filled sponge to the corresponding sizes of the untreated sponge.
  • the reversibility factor indicates the ratio of the sizes of the emptied and dried sponge to the corresponding size of the untreated sponge.
  • porous bodies are used, the total volume of which in the dry state falls below the holding volume of the respective ink chamber into which the body (s) is / are inserted by 10% to 60%; porous bodies are used, the total volume of which in the dry state falls below the holding volume of the respective ink chamber into which the body (s) is / are inserted by 20% to 50%, in particular by 30% to 40%; porous bodies are used, the total volume of which in the dry state falls below the holding volume of the respective ink chamber into which the body (s) is / are inserted by 10% to 20%; porous bodies are used, the total volume of which in the dry state falls below the holding volume of the respective ink chamber into which the body (s) is / are inserted by 30% to 60%; porous bodies are used, the shape of which essentially corresponds to the shape of the interior of the respective ink chamber into which the body (s) is / are inserted; porous bodies made of polyurethane ether foam, polyurethane ester
  • Figure 1a is a perspective view of a porous ink absorbent 1, the here is formed by a single body with flat side walls 1a shown.
  • the ink absorbent 1 can also be composed of several Bodies exist.
  • the ink absorbent has a given total volume v on, as well as a length 1 (here variable over the width), a (here over the length variable) width b and a uniform height h here.
  • the ink absorbent 1 shown is intended to be used in the method according to the invention in the housing 2 shown in Figures 1b to 1d, more precisely expressed in it Ink chamber 3 to be used.
  • the housing 2 includes in addition to the ink chamber 3 usual elements, such as an ink outlet opening 4. These other elements are known to the person skilled in the art and should therefore not be explained in more detail here.
  • the ink chamber 3 has a different shape than the associated ink absorbent 1.
  • the shape of the interior of the Ink chamber 3 substantially correspond.
  • the ink chamber here has a uniform length L, a uniform width B and a uniform height H and a total volume V.
  • Essential to the invention it is now that when the porous ink absorbent is dry Total volume v is smaller than the total volume V of the ink chamber 3. At least choose its local length 1 and its local width b smaller than the length L and width B, respectively the corresponding position (in terms of width and height or in terms of length and height) of Ink chamber.
  • the height h of the porous ink absorbent is also preferred less than the height H of the ink chamber. This condition is best seen in the cross-sectional view can be seen from Figure 1c.
  • the ink container is now filled with a liquid, for example ink, expands the porous ink absorbent swells on all sides due to its swellability out and thus increases its volume.
  • a liquid for example ink
  • swelling does not occur at the point of bevel 5 of the porous ink absorbent through this and the adjacent chamber wall with the ventilation opening 6 to fill the specified cavity or air space. So this changes the ink absorbent by swelling in such a way that it remains thereon Air space on the wall of the ink chamber, d. H. including the the chamber delimiting cover.
  • FIGs. 2a and 2b Another embodiment of a porous ink absorbent is shown in Figs. 2a and 2b 1, each in the dry state (initial state when inserting the Ink absorbent in the ink chamber) and in the swollen or moist state.
  • a uniform expansion can be seen in all directions. The expansion is in the case where the porous ink absorbent is set in the ink chamber, obstructed by the walls of the ink chamber, d. H. the sponge becomes swollen compressed.
  • anisotropic compression of the ink absorbent takes place, d. that is, there is an inhomogeneous pore density distribution.
  • it may be desirable to adjust the ink flow in a preferred direction direct the acting capillary forces.
  • a complete removal of the ink the porous ink absorbent causes it to contract until its initial state is essentially reached again.
  • FIGS. 2a and 2b shows the ink absorbent shown in FIGS. 2a and 2b, on the left side of this figure in the dry state (initial state) and on the right side of this figure in a state of swelling in ink and then drying. It can be seen that both states essentially are identical, i.e. the volume change of the porous ink absorbent 1 is essentially completely reversible with a constant shape.

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Tintenbehälters, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist: Bereitstellen eines Tintenbehälters mit mindestens einer Tintenkammer (3); Bereitstellen eines porösen Tintenabsorbierungsmittels (1), welches mindestens einen porösen Körper aufweist; Einführen eines oder mehrerer der porösen Körper in die Tintenkammer(n) des Behälters, wobei das Gesamtvolumen des porösen Körpers im trockenen Zustand kleiner ist als das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der Körper eingesetzt wird und wobei ein poröses Tintenabsorbierungsmittel gewählt wird, dessen Volumen sich durch Kontakt mit einer Flüssigkeit selbsttätig vergrößert. Des weiteren betrifft die Erfindung einen entsprechenden Tintenbehälter.
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tintenbehälters mit eingesetztem Schwamm, insbesondere einer Patrone für einen Tintenstrahldrucker, sowie einen Tintenbehälter mit eingesetztem Schwamm.
Tintenbehälter oder Tintenpatronen für Tintenstrahlschreibgeräte oder Tintenstrahldrucker enthalten häufig poröse Tintenabsorbierungsmittel zur kapillarischen Speicherung der Tinte. Als poröse Materialien werden vorzugsweise Schwämme, beispielsweise aus geschäumten Polyurethan, oder aber auch Faserstoffe, beispielsweise Filz, und ähnliche Materialien eingesetzt. Die porösen Tintenabsorbierungsmittel dienen dazu, im Tintenbehälter einen Unterdruck relativ zum Umgebungsdruck zu erzeugen und die Tinte bei einer Beschleunigung des Tintenbehälters mechanisch zu dämpfen. Schwammtintenbehälter ermöglichen dadurch auch bei einer mitfahrenden Anordnung auf dem Druckerwagen eine zuverlässige Versorgung des Druckkopfes mit Tinte. Zudem verhindert der durch die Kapillarkräfte der Schwammporen erzeugte Unterdruck ein Auslaufen der Tinte in den Drucker.
Um diese Funktion optimal erfüllen zu können, ist es notwendig, dass der Schwamm die Tintenkammer des Behälters im Wesentlichen vollständig und gleichmäßig ausfüllt und keine Falten oder umgebogene Ecken aufweist. Derartige Montagefehler können zu unerwünschten Tinteneinschlüssen oder Luftkanälen führen und dadurch die Tintenergiebigkeit der Schwammtintenpatrone sowie die Druckqualität negativ beeinflussen.
Um diese Montagefehler, deren primäre Ursache der große Reibungskoeffizient zwischen Schwamm, bzw. porösem Material, und Tintenbehälterwandung beim Einbringen in die Tintenkammer ist, zu vermeiden, sind aufwändige Montagevorrichtungen und/oder komplizierte Verfahrensschritte erforderlich. Erschwert wird die Schwammmontage im Übrigen auch durch die häufig komplexen Tintenbehältergeometrien, die sich nach den konstruktiven Vorgaben des Druckers richten und denen die Schwammgeometrien angepasst sein müssen.
Nach dem Stand der Technik werden hauptsächlich zwei Verfahren zur Schwammmontage angewendet. Gemäß dem ersten Verfahren wird der Schwamm, bzw. das poröse Material, in einem ersten Verfahrensschritt mechanisch komprimiert und in einem zweiten Verfahrensschritt in die Tintenkammer des Behälters eingesetzt. Ein derartiges Verfahren offenbart beispielsweise die US 6,250,746. Gemäß dem zweiten Verfahren wird der Schwamm in einem ersten Verfahrensschritt unter Wärmeeinwirkung komprimiert, so dass er im Wesentlichen die Form der Tintenkammer aufweist. In einem zweiten Verfahrensschritt wird der so geformte Schwamm in die Tintenkammer des Behälters eingesetzt. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der EP 0 967 082 offenbart.
Bei beiden bekannten Verfahren sind spezielle Werkzeuge für das Montieren des Schwammes erforderlich sowie eine genaue Kontrolle des Verfahrensablaufs. Änderungen der Tintenbehälter- und Schwammgeometrien bedingen zudem in beiden Fällen teure Werkzeugänderungen. Schließlich erhöhen sich durch die notwendigen Montageschritte die Taktzeiten bei der Tintenbehälterherstellung. Die Schwammontage nach dem Stand der Technik ist damit technisch aufwändig und mit hohen Kosten verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, durch das es ermöglicht wird, ein poröses Material auf einfache Weise in eine Tintenkammer eines Tintenbehälters einzubringen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Tintenbehälters, weist die folgenden Verfahrensschritte auf: Bereitstellen eines Tintenbehälters mit mindestens einer Tintenkammer; Bereitstellen eines porösen Tintenabsorbierungsmittels, welches mindestens einen porösen Körper aufweist; Einführen eines oder mehrerer der porösen Körper in die Tintenkammer(n) des Behälters, wobei das Gesamtvolumen des oder der porösen Körper im trockenen Zustand kleiner ist als das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt wird/werden und wobei ein poröses Tintenabsorbierungsmittel gewählt wird, dessen Volumen sich durch Kontakt mit einer Flüssigkeit selbsttätig vergrößert. Das Tintenabsorbierungsmittel wird jeweils in trockenem Zustand in die zugeordnete Tintenkammer eingesetzt. Da es ein geringeres Volumen als das Innere der Tintenkammer aufweist, kann das Einführen auf einfache Weise ohne ein spezielles Werkzeug ausgeführt werden.
Vorzugsweise wird das poröse Material in Abhängigkeit von Form und Größe der Tintenkammer so gewählt, dass es nach dem Befüllen der Tintenkammer mit Tinte diese im Wesentlichen vollständig und gleichmäßig ausfüllt.
Ein Tintenbehälter oder eine Patrone für Tintenstrahlschreibgeräte oder Tintenstrahldrucker weist für gewöhnlich eine oder auch mehrere Tintenkammern auf. In jede werden erfindungsgemäß ein oder mehrere Körper aus porösem Material, die das Tintenabsorbierungsmittel bilden, eingesetzt, wobei das Gesamtvolumen der in eine jeweilige Tintenkammer eingesetzte(n) Körper geringer ist als das Innenvolumen der Tintenkammer. Insbesondere können die Außenabmessungen des porösen Tintenabsorbierungsmittels, das aus einem oder mehreren Körpern gebildet ist, für jede Kammer kleiner sein als die Innenabmessungen an den entsprechenden Stellen der jeweiligen Tintenkammer.
Es ist nicht zwingend, dass jede der Außenabmessungen des porösen Tintenabsorbierungsmittels kleiner ist als die zugeordnete Innenabmessung des Tintenbehälters. So kann beispielsweise in eine quaderförmige Tintenkammer einer Tintenpatrone ein quaderförmiger Körper eingesetzt werden, dessen Länge und Breit zwar geringer sind als die entsprechenden Abmessungen der Tintenkammer, dessen Höhe aber derjenigen der Tintenkammer entspricht. Auch in diesem Fall kann der poröse Körper in die Tintenkammer ohne Reibung mit den Kammerwänden eingesetzt werden.
Anschließend an das Einführen des einen oder mehrere poröse Körper aufweisenden Tintenabsorbierungsmittels kann die Tintenkammer des Tintenbehälters wie üblich verschlossen und mit Tinte gefüllt werden. Durch den Kontakt mit der Tinte quillt das poröse Tintenabsorbierungsmittel auf. Dieses Aufquellen ist eine Folge davon, dass ein Teil der Tinte nicht in den Poren des Schwammes gespeichert wird, sondern von dessen Zellstruktur aufgenommen wird.
Erfindungsgemäß werden als poröses Tintenabsorbierungsmittel solche Materialien gewählt, die bei Kontakt mit Flüssigkeit selbsttätig quellen, d.h. ihr Volumen vergrößern. Dabei muss es sich bei der Flüssigkeit nicht notwendigerweise um Tinte handeln. Vielmehr können neben Tinten auch sonstige Druckflüssigkeiten verwendet werden, beispielsweise solche, die zur Druckqualitätsverbesserung dienen und entweder vor, während oder nach der Applikation der Tinte auf dem Druckmedium im Drucker aufgebracht werden, wobei das poröse Tintenabsorbierungsmittel entsprechend eine Quellfähigkeit bei Kontakt mit der sonstigen Druckflüssigkeit aufzuweisen hat. Es ist auch möglich das Quellen des Tintenabsorbierungsmittels durch Befüllung der Patrone mit einer Flüssigkeit auszulösen und diese vor der Befüllung mit Tinte wieder abzusaugen, d. h. die von der Zellstruktur aufgenommene Flüssigkeit verbleibt im Tintenabsorbierungsmittel und dieses behält seine durch das Quellen eingenommene Form.
Die Abmessungen des porösen Körpers oder der porösen Körper in trockenem Zustand, d.h. vor dem Einsetzen in die Tintenkammer sind in Abhängigkeit von der Quellfähigkeit des porösen Materials und den Innenabmessungen der Tintenkammer vorzugsweise so zu wählen, dass sich der poröse Körper in befeuchtetem Zustand bis an die Kammerwände ausdehnt. Auf diese Weise ist die gesamte Tintenkammer mit dem porösen Material ausgefüllt, so dass weder unerwünschte Hohlräume entstehen können, noch die Gefahr des Umbiegens von Ecken des porösen Körpers besteht. Je nach Geometrie des trockenen Tintenabsorbierungsmittels können jedoch auch bewusst Hohlräume erzeugt werden. Beispielsweise ist es häufig vorteilhaft einen Abstand zwischen tintenbefülltem Schwamm und Belüftungsöffnungen einzuhalten.
Vorzugsweise werden poröse Tintenabsorbierungsmittel verwendet, deren Volumen im trokkenen Zustand das der Tintenkammer, für die sie bestimmt sind, um 10. % bis 60% unterschreitet. Das Gesamtvolumen des porösen Tintenabsorbierungsmittels, bestehend aus einem oder aus einer Mehrzahl von porösen Körpern, ist somit deutlich kleiner als das Aufnahmevolumen der Tintenkammer, für die es bestimmt ist. Auf diese Weise wird ein besonders einfaches Einführen ermöglicht. Je nach Quellfähigkeit des porösen Materials kann das Verhältnis des Gesamtvolumens des oder der porösen Körper zum Volumen der Tintenkammer jedoch auch anders gewählt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden poröse Körper verwendet, deren Gesamtvolumen das Aufhahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt wird/werden, um 20 % bis 50%, insbesondere 30% bis 40% unterschreitet. Bei den genannten bevorzugten Bereichen ist die Montage schnell und einfach möglich.
Wie bereits erwähnt, ist das im speziellen Anwendungsfall zu wählende Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen des porösen Tintenabsorbierungsmittels für jede Tintenkammer und dem Innenvolumen der entsprechenden Kammer von verschiedenen Faktoren abhängig. Einer dieser Faktoren ist die Art der Tinte, mit der die entsprechende Kammer zu befüllen ist. Generell hat es sich herausgestellt, dass bei Tinten auf Ölbasis poröse Körper zu wählen sind, deren Gesamtvolumen das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt wird/werden, um 10% bis 20% unterschreitet. Bei Tinten auf Wasserbasis ist das Gesamtvolumen des porösen Körpers vorzugsweise so zu wählen, dass es das Volumen der entsprechenden Tintenkammer um etwa 30% bis 60% unterschreitet. Als optimaler Wert im Zusammenhang mit Tinten auf Wasserbasis hat sich ein Wert von etwa 40% herausgestellt.
Vorzugsweise werden Körper aus porösem Material verwendet, deren Form im Wesentlichen der Form des Innenraums der Tintenkammer entspricht, in die der jeweilige Körper eingesetzt wird. Auf diese Weise ist eine gleichmäßige Ausdehnung des porösen Materials in feuchtem Zustand in alle Richtungen gewährleistet und die isotrope Speichereigenschaft des verwendeten Tintenabsorbierungsmittels gewahrt. Dies bedeutet, dass das Porenvolumen über die gesamte Tintenkammer hinweg im Wesentlichen homogen ist, so dass keine Tinteneinschlüsse oder Luftpfade durch das poröse Tintenabsorbierungsmittel entstehen.
Falls dies gewünscht wird, kann jedoch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine mit porösem Material gefüllte Tintenkammer hergestellt werden, bei der das mittlere lokale Porenvolumen uneinheitlich ist, mithin bei der das verwendete Tintenabsorbierungsmittel anisotrope Speichereigenschaften aufweist. Mittels einer inhomogenen Verteilung des Porenvolumens kann die in der Tintenkammer befindliche Tinte in eine bestimmte Richtung gelenkt werden, beispielsweise in Richtung des Tintenauslasses des Behälters.
Eine solche inhomogene Porenverteilung kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die verschiedenen Abmessungen des porösen Körpers in trockenem Zustand nicht alle um denselben Faktor, bezogen auf die zugehörigen Abmessungen der Tintenkammer, verringert sind. Bei einem quaderförmigen Schwamm etwa, dessen Länge das 0,7-fache der Länge des Tintenbehälters beträgt und dessen Breite und Höhe das 0,85-fache der Breite und Höhe der Tintenkammer beträgt, bewirkt ein homogenes Quellen des Schwammes bei Tintenkontakt in der Tintenkammer eine relative Schwammkompression in Breiten- und Höhenrichtung, mithin eine inhomogene Porendichteverteilung und demzufolge anisotrope Speichereigenschaften des Schwammes. Eine ungleichmäßige Porenverteilung ist auch zu erzeugen, indem für das Tintenabsorbierungsmittel eine von der Tintenkammergeometrie abweichende Form gewählt wird; z. B. ein gegen den Tintenauslass grösser werdender Schwamm. Auch diese Maßnahme hat den Effekt, dass sich der Körper in verschiedenen Richtungen unterschiedlich stark ausdehnen kann, was wiederum zu den gewünschten Schwammeigenschaften führt.
Als poröses Material kann beispielsweise Polyurethan-Äther-Schaum eingesetzt werden. Dieses Material ist insbesondere dann geeignet, wenn es sich bei der aufzunehmenden Flüssigkeit um eine Tinte auf Ölbasis handelt. Ein geeignetes Schwammaterial ist beispielsweise von der Firma Foampartner, Wolfhausen, Schweiz, unter der Bezeichnung "Jet 5" erhältlich. Generell sind verschiedene Polyurethanschäume für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet, insbesondere auch Polyurethan-Ester-Schäume oder eine Mischung aus Polyurethan-Ester- und Polyurethan-Äther-Schäumen.
Andere poröse Materialien weisen die erfindungsgemäß für die Schwammmontage eingesetzte Eigenschaft der Quellfähigkeit auch mit wasserbasierten Tinten auf, so dass die vorliegende Erfindung vorteilhaft für alle gebräuchlichen Tintensysteme, in Verbindung mit dafür geeigneten porösen Tintenabsorbierungsmitteln einsetzbar ist. Da das Quellvermögen eines porösen Tintenabsorbierungsmittels, neben seinen Materialeigenschaften, wesentlich auch von der aufzunehmenden Flüssigkeit oder Tinte abhängt, muss das spezifische Quellverhalten einer individuellen Schwamm-Tinten-Paarung in der Regel anhand geeigneter Versuche ermittelt werden. Anhand des spezifischen Quellvermögens sind die Abmessungen des porösen Tintenabsorbierungsmittels festzulegen.
Ein entsprechender Tintenbehälter weist somit mindestens eine Tintenkammer auf, in welche ein poröses Tintenabsorbierungsmittel eingesetzt ist, wobei das Gesamtvolumen des oder der porösen Körper, die das Tintenabsorbierungsmittel bilden, im trockenen Zustand kleiner ist als das Aufhahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind und wobei sich das Volumen des porösen Tintenabsorbierungsmittels durch Kontakt mit einer Flüssigkeit selbsttätig vergrößert.
Das poröse Tintenabsorbierungsmittel, das sich durch den Kontakt mit einem flüssigem Medium, beispielsweise Tinte, ausgedehnt hat, berührt im Wesentlichen alle Innenwandungen der Tintenkammer und füllt diese damit vollständig aus. Der Zustand ist zumindest teilweise reversibel, d.h. dass sich das Tintenabsorbierungsmittel, wenn die Tinte vollständig wieder aus ihm entfernt ist, wieder auf seine ursprüngliche Größe im trockenen Zustand zusammenzieht. Ein erfindungsgemäßer Tintenbehälter ist somit daran zu erkennen, dass das in die jeweilige Tintenkammer eingesetzte poröse Tintenabsorbierungsmittel im trockenen Zustand ein Volumen aufweist, das kleiner ist als das Innenvolumen der Tintenkammer, in die es eingesetzt ist. Insbesondere können alle Außenabmessungen des porösen Tintenabsorbierungsmittels, welches gegebenenfalls aus mehreren Körpern zusammengesetzt ist, die entsprechenden Innenabmessungen der zugeordneten Tintenkammer unterschreiten. D. h., für einen erfindungsgemäßen Tintenbehälter gilt, dass das Volumen des porösen Tintenabsorbierungsmittels im feuchten Zustand (Vpk,feucht), bzw. im Gebrauchszustand, größer als das Volumen des porösen Tintenabsorbierungsmittels im trockenen Zustand (Vpk,trocken), bzw. im Montagezustand, ist: Vpk,feucht > Vpk,trocken.
Ein entsprechendes Versuchsergebnis zeigt die folgende Tabelle. Dabei wurden bei einem Polyurethan-Ester-Schwamm der Firma Foampartner, Wolfhausen, Schweiz, zunächst Außenabmessungen und Gewicht des unbehandelten Schwamms, d. h. vor der Befüllung mit Tinte, erfasst; s. Spalte 2. Anschließend wurden die entsprechenden Kennwerte des mit Tinte gefüllten Schwammes nach einer definierten Einwirkzeit der Tinte bestimmt; s. Spalte 3. Schließlich wurde die Tinte aus dem Schwamm ausgedrückt, dieser unter definierten Bedingungen im Ofen getrocknet und wiederum dessen Außenabmessungen und Gewicht bestimmt. Es zeigt sich, dass der Quellprozess vollständig reversibel ist. Der gequollene Schwamm geht im Trocknungsprozess wieder auf seine ursprüngliche Grösse zurück. Dass die gemessene Dicke des getrockneten Schwamms im vorliegenden Fall die des unbehandelten Schwamms unterschreitet, kann auf dessen Restfeuchte im Ausgangszustand zurückgeführt werden; dies bestätigt das geringere Schwammgewicht nach dem Trocknungsvorgang. In der Tabelle bezeichnet der Quellfaktor das Verhältnis der verschiedenen Größen des feuchten/tintengefüllten Schwammes zu den entsprechenden Größen des unbehandelten Schwammes. Der Reversibilitätsfaktor gibt das Verhältnis der Größen des entleerten und getrockneten Schwammes zur entsprechenden Größe des unbehandelten Schwammes an.
Figure 00070001
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen, die gegebenenfalls kombiniert werden können,
sind poröse Körper eingesetzt, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind, um 10 % bis 60% unterschreitet;
sind poröse Körper eingesetzt, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind, um 20 % bis 50%, insbesondere um 30% bis 40% unterschreitet;
sind poröse Körper eingesetzt, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind, um 10 % bis 20% unterschreitet;
sind poröse Körper eingesetzt, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind, um 30 % bis 60% unterschreitet;
sind poröse Körper eingesetzt, deren Form im Wesentlichen der Form des Innenraumes der jeweiligen Tintenkammer entspricht, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind;
sind poröse Körper aus Polyurethan-Äther-Schaum, Polyurethan-Ester-Schaum oder einer Mischung aus beidem eingesetzt;
sind poröse Körper eingesetzt, deren Form von der Form des Innenraumes der jeweiligen Tintenkammer abweicht, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind;
sind poröse Körper eingesetzt, deren From so gewählt ist, dass auch nach dem Quellen Lufträume zwischen diesen und den die Tintenkammer begrenzenden Wandungen, einschließlich Bodenteil und Deckenteil, verbleiben.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • Fig. 1a ein poröses Tintenabsorbierungsmittel zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 1b ein Gehäuse für eine Tintenpatrone zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Darstellung;
  • Fig. 1c eine Ansicht des Gehäuses von Figur 1b mit eingesetztem trockenem Tintenabsorbierungsmittel im Querschnitt;
  • Fig. 1d eine Seitenansicht des Gehäuses von Figur 1b;
  • Fig. 2a die Seitenfläche eines weiteren porösen Tintenabsorbierungsmittels zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung im trockenen und im nassen Zustand;
  • Fig. 2b das Tintenabsorbierungsmittel von Fig. 2a in Dickenansicht;
  • Fig. 2c das Tintenabsorbierungsmittel von Fig. 2a im trockenen Zustand (Ausgangszustand) sowie nach dem Quellen in Tinte und anschließendem Trocknen.
    • In Figur 1a ist in perspektivischer Darstellung ein poröses Tintenabsorbierungsmittel 1, das hier von einem einzelnen Körper mit ebenen Seitenwänden 1a gebildet wird, gezeigt. In einer alternativen Ausführungsform kann das Tintenabsorbierungsmittel 1 auch aus mehreren zusammengesetzten Körpern bestehen. Das Tintenabsorbierungsmittel weist ein gegebenes Gesamtvolumen v auf, sowie eine (hier über die Breite veränderliche) Länge 1, eine (hier über die Länge veränderliche) Breite b und eine hier einheitliche Höhe h auf.
    Das gezeigte Tintenabsorbierungsmittel 1 ist dafür gedacht, in dem erfindungsgemäßen Verfahren in das in den Figuren 1b bis 1d gezeigte Gehäuse 2, genauer ausgedrückt in dessen Tintenkammer 3 eingesetzt zu werden. Das Gehäuse 2 umfasst neben der Tintenkammer 3 die üblichen Elemente, wie beispielsweise eine Tintenauslassöffnung 4. Diese weiteren Elemente sind dem Fachmann bekannt und sollen deshalb hier nicht näher erläutert werden.
    Im gezeigten Fall hat die Tintenkammer 3 eine andere Form als das zugehörige Tintenabsorbierungsmittel 1. In einer alternativen Ausführungsform kann die Form des Innenraumes der Tintenkammer 3 jedoch der Form des porösen Tintenabsorbierungsmittels im Wesentlichen entsprechen. Die Tintenkammer weist hier eine einheitliche Länge L, eine einheitliche Breite B und eine einheitliche Höhe H sowie ein Gesamtvolumen V auf. Wesentlich für die Erfindung ist es nun, dass im trockenen Zustand des porösen Tintenabsorbierungsmittels dessen Gesamtvolumen v kleiner ist als das Gesamtvolumen V der Tintenkammer 3. Zumindest sind seine lokale Länge 1 und seine lokale Breite b kleiner zu wählen als die Länge L bzw. Breite B der entsprechenden Stelle (bezüglich Breite und Höhe bzw. bezüglich Länge und Höhe) der Tintenkammer. Auch die Höhe h des porösen Tintenabsorbierungsmittels ist vorzugsweise kleiner als die Höhe H der Tintenkammer. Dieser Zustand ist am besten in der Querschnittsansicht von Figur 1c zu erkennen.
    Wenn nun der Tintenbehälter mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Tinte, gefüllt wird, dehnt sich das poröse Tintenabsorbierungsmittel aufgrund seiner Quellfähigkeit nach allen Seiten hin aus und vergrößert somit sein Volumen. In der beschriebenen Ausführungsform reicht die Quellung jedoch nicht aus, um an der Stelle der Abschrägung 5 des porösen Tintenabsorbierungsmittels den durch dieses und die angrenzende Kammerwandung mit der Belüftungsöffnung 6 vorgegebenen Hohlraum, bzw. Luftraum, auszufüllen. Mithin verändert sich hierbei das Tintenabsorbierungsmittel durch sein Quellen in einer Weise, dass es bis auf diesen verbleibenden Luftraum an der Wandung der Tintenkammer, d. h. einschließlich dem die Kammer begrenzenden Deckel, anliegt.
    In den Figuren 2a und 2b ist eine andere Ausführungsform eines porösen Tintenabsorbierungsmittels 1 gezeigt, jeweils im trockenen Zustand (Ausgangszustand beim Einsetzen des Tintenabsorbierungsmittels in die Tintenkammer) und im gequollenen bzw. feuchten Zustand. Es ist eine einheitliche Ausdehnung in alle Richtungen zu erkennen. Die Ausdehnung wird in dem Fall, in dem das poröse Tintenabsorbierungsmittel in die Tintenkammer eingesetzt ist, von den Wänden der Tintenkammer behindert, d. h. der Schwamm wird durch die Quellung komprimiert. Wenn die geometrische Form der Tintenkammer von derjenigen des porösen Tintenabsorbierungsmittels verschieden ist, erfolgt eine anisotrope Komprimierung des Tintenabsorbierungsmittels, d. h., es entsteht eine inhomogene Porendichtevereilung. Eine solche kann beispielsweise erwünscht sein, um den Tintenfluss in eine Vorzugsrichtung, entsprechend den wirkenden Kapillarkräften zu lenken. Ein vollständiges Entfernen der Tinte aus dem porösen Tintenabsorbierungsmittel führt zu einer Kontraktion desselben, bis sein Ausgangszustand im Wesentlichen wieder erreicht ist.
    In Fig. 2c ist wiederum das in den Fig. 2a und 2b dargestellte Tintenabsorbierungsmittel gezeigt, wobei es sich auf der linken Seite dieser Figur im trockenen Zustand (Ausgangszustand) befindet und auf der rechten Seite dieser Figur in einem Zustand nach Quellen in Tinte und anschließendem Trocknen. Es ist zu erkennen, dass beide Zustände im Wesentlichen identisch sind, d.h., dass die Volumenveränderung des porösen Tintenabsorbierungsmittels 1 im Wesentlichen vollständig reversiebel ist, bei gleichzeitiger Formkonstanz.

    Claims (18)

    1. Verfahren zum Herstellen eines Tintenbehälters, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:
      Bereitstellen eines Tintenbehälters mit mindestens einer Tintenkammer (3);
      Bereitstellen eines porösen Tintenabsorbierungsmittels (1), welches mindestens einen porösen Körper aufweist;
      Einführen eines oder mehrerer der porösen Körper in die Tintenkammer(n) des Behälters,
      dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtvolumen des oder der porösen Körper im trockenen Zustand kleiner ist als das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer (3), in die der bzw. die Körper eingesetzt wird/werden und dass ein poröses Tintenabsorbierungsmittel gewählt wird, dessen Volumen sich durch Kontakt mit einer Flüssigkeit selbsttätig vergrößert.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper verwendet werden, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt wird/werden, um 10 % bis 60% unterschreitet.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper eingesetzt werden, deren Form im Wesentlichen der Form des Innenraumes der jeweiligen Tintenkammer entspricht, in die der bzw. die Körper eingesetzt wird/werden.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper aus Polyurethan-Äther-Schaum eingesetzt werden.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper aus Polyurethan-Ester-Schaum eingesetzt werden.
    6. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tintenkammer des Tintenbehälters anschließend mit Tinte gefüllt und verschlossen wird.
    7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper verwendet werden, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt wird/werden, um 20 % bis 50%, insbesondere 30% bis 40% unterschreitet.
    8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper verwendet werden, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt wird/werden, um 10 % bis 20% unterschreitet.
    9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper verwendet werden, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufhahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt wird/werden, um 30 % bis 60% unterschreitet.
    10. Tintenbehälter, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, aufweisend mindestens eine Tintenkammer (3), in welche ein poröses Tintenabsorbierungsmittel (1) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtvolumen des oder der porösen Körper, die das Tintenabsorbierungsmittel (3) bilden, im trockenen Zustand kleiner ist als das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer (3), in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind und dass sich das Volumen des porösen Tintenabsorbierungsmittels (1) durch Kontakt mit einer Flüssigkeit selbsttätig vergrößert.
    11. Tintenbehälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper eingesetzt sind, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind, um 10 % bis 60% unterschreitet.
    12. Tintenbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper eingesetzt sind, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind, um 20 % bis 50%, insbesondere um 30% bis 40% unterschreitet.
    13. Tintenbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper eingesetzt sind, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind, um 10 % bis 20% unterschreitet.
    14. Tintenbehälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper eingesetzt sind, deren Gesamtvolumen im trockenen Zustand das Aufnahmevolumen der jeweiligen Tintenkammer, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind, um 30 % bis 60% unterschreitet.
    15. Tintenbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper eingesetzt sind, deren Form im Wesentlichen der Form des Innenraumes der jeweiligen Tintenkammer entspricht, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind.
    16. Tintenbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper eingesetzt sind, deren Form von der Form des Innenraumes der jeweiligen Tintenkammer abweicht, in die der bzw. die Körper eingesetzt ist/sind.
    17. Tintenbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper eingesetzt sind, deren Form so gewählt ist, dass auch nach dem Quellen Lufträume zwischen diesen und den die Tintenkammer begrenzenden Wandungen, einschließlich Bodenteil und Deckelteil, verbleiben.
    18. Tintenbehälter nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass poröse Körper aus Polyurethan-Äther-Schaum, Polyurethan-Ester-Schaum oder einer Mischung aus beidem eingesetzt sind.
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