ES2278640T3 - Deposito de tinta para impresora de chorro de tinta. - Google Patents
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Abstract
Un envase de tinta (12) para proporcionar tinta a un cabezal de impresión de chorro de tinta (24), en el que el envase de tinta comprende: un depósito (34) para contener tinta (32), en el que el envase de tinta (12) al estar en utilización se inserta dentro de un sistema de impresión (10) que tiene una parte superior e inferior con respecto a un marco gravitacional de referencia, en el que el envase de tinta incluye una salida del fluido (36) próxima al fondo del envase de tinta, adaptado para permitir el flujo de la tinta desde el depósito al cabezal de impresión, teniendo el depósito una configuración rectangular de paralelepípedo; y al menos una fibra continua (46) que define un miembro poroso de tres dimensiones con al menos una fibra continua (46) unida a si misma en puntos de contacto, para formar una estructura autosoportante, que tiene una configuración rectangular de paralelepípedo, que está dispuesta dentro del depósito (34) para retener la tinta, teniendo el miembro poroso una orientación de la fibra general en una dirección paralela al mencionado fondo del mencionado depósito, en el que la estructura autosoportante está adaptada para proporcionar la tinta al cabezal de impresión de chorro de tinta (24), y en el que al menos una fibra continua (46) es una fibra multicomponente que tiene al menos un material de núcleo (50) y un material de vaina (52) al menos rodeando parcialmente el material del núcleo (50) con el material de la vaina (52) diferente del material del núcleo (50).
Description
Depósito de tinta para impresora de chorro de
tinta.
La presente invención está relacionada con
envases de tinta para suministrar tinta a las impresoras de chorro
de tinta. Más específicamente, la presente invención está
relacionada con envases de tinta que hagan uso de una red de fibras
unidas para la retención y suministro de la liberación controlada de
tinta desde el envase de tinta.
Las impresoras de chorro de tinta hacen uso de
un cabezal de impresión de chorro de tinta dentro de un carro que
se desplaza hacia delante y hacia atrás a través de un medio de
impresión, en donde un sistema de control activa el cabezal de
impresión para depositar o expulsar gotas de tinta sobre el medio de
impresión para formar imágenes y texto. La tinta se proporciona por
el suministro de tinta que es transportada por el carro o bien
montada en el sistema de impresión para no mover el carro.
Para el caso en que el suministro de tinta no se
transporta con el carro, el suministro de tinta puede estar en
comunicación fluida con el cabezal de impresión, mediante el uso de
un conducto para rellenar continuamente el cabezal de impresión.
Alternativamente, el cabezal de impresión puede estar conectado en
forma intermitente con el suministro de tinta, mediante el
posicionamiento del cabezal de impresión en forma próxima a una
estación de llenado que facilite la conexión del cabezal con el
suministro de tinta.
Para el caso en que el suministro de tina se
transporte con el carro, el suministro de tinta puede ser integral
con el cabezal de impresión, por lo que el cabezal de impresión
completo y el suministro de tinta se reemplazan cuando se consuma
la tinta. Alternativamente, el suministro de tinta puede ser
transportado con el carro y ser reemplazable por separado del
cabezal de impresión. Para el caso en que el suministro de tinta sea
reemplazable por separado, el suministro de tinta se reemplaza al
acabar el mismo, y el cabezal de impresión es reemplazado al final
de la vida útil del cabezal de impresión. Independientemente de
donde esté situado el suministro de tinta dentro del sistema de
impresión, es crítico que el suministro de tinta proporcione un
suministro fiable de tinta al cabezal de impresión de chorro de
tinta.
Además de proporcionar tinta al cabezal de
impresión de chorro de tinta, el suministro de tinta proporciona
con frecuencia funciones adicionales dentro del sistema de
impresión, tal como el mantener una presión negativa, referida con
frecuencia como contrapresión, dentro del suministro de tinta y del
cabezal de chorro de tinta. Esta presión negativa tiene que ser
suficiente, de forma que la presión del cabezal asociada con el
suministro de tinta se mantenga a un valor que sea inferior a la
presión atmosférica, para impedir la fuga de tinta del suministro
de tinta o del cabezal del chorro de tinta, denominada con
frecuencia como goteo. El suministro de tinta es necesario para
proporcionar una presión negativa o contrapresión a través de un
amplio rango de temperaturas y de presiones atmosféricas, en las
cuales la impresora de chorro de tinta pueda experimentar tanto en
almacenamiento como en funcionamiento.
Un mecanismo de generación de presión negativa
que se ha utilizado previamente es el de un miembro poroso, tal
como un miembro de absorción de la tinta, el cual genera una fuerza
capilar. Uno de dichos miembros de absorción de tinta es la
gomespuma de poliuretano reticulado, el cual se expone en la patente
de los EE.UU. número 4771295, titulada "Construcción de un cuerpo
de pluma de chorro de tinta térmico que tiene un almacenamiento de
tinta y capacidad de suministro", de Baker y otros, concedida el
13 de Septiembre de 1988, y asignada al concesionario de la
presente invención. El documento EP 0691207A2 y EP 0894630A2 expone
unos envases de tinta que incluyen fibras como el miembro poroso. En
una realización de EP 06912007A2, las fibras están orientadas en
una dirección generalmente paralela al fondo de un depósito
rectangular de forma de paralelepípedo.
Existe la necesidad actual para los suministros
de tinta que hagan uso de materiales de bajo costo y que sean
relativamente fáciles de fabricar, reduciendo por tanto el costo del
suministro de tinta que tienda a reducir los costos de impresión de
cada página. Además de ello, estos envases de tinta deberán ser
eficaces volumétricamente, para producir un suministro de tinta
relativamente compacto, para reducir el tamaño total del sistema de
impresión. Además de ello, estos suministros de tinta deberán ser
capaces de estar fabricados en distintos factores de formas, de
manera que el tamaño del sistema de impresión pueda ser optimizado.
Finalmente, estos suministros de tinta deberán ser compatibles con
los sistemas de impresión de chorro de tinta, para prevenir la
contaminación de estas tintas. La contaminación de la tinta tiende
a reducir la vida útil del cabezal de impresión de chorro de tinta,
así como también la reducción de la calidad de impresión.
Un aspecto de la presente invención es un envase
de tinta para proporcionar tinta a un cabezal de impresión de chorro
de tinta. El envase de tinta incluye un depósito para contener la
tinta. El envase de tinta al estar utilizado, se inserta en el
sistema de impresión, y tiene una parte superior e inferior con
respecto a un cuadro gravitacional de referencia, e incluye una
salida de fluido próxima al fondo del envase de tinta, adaptada
para permitir el flujo de la tinta desde el depósito al cabezal de
impresión. El depósito tiene una configuración rectangular en
forma de paralelepípedo. Se incluye también en el envase de tinta
al menos una fibra continua que define un miembro poroso de tres
dimensiones. Al menos una fibra continua está unida a si misma en
puntos de contacto para formar una estructura de autosoporte, que
tiene una configuración rectangular de paralelepípedo, que está
dispuesta dentro del depósito para retener la tinta. El miembro
poroso tiene una orientación de la fibra general en una dirección
paralela al fondo del depósito. La estructura de autosoporte está
adaptada para proporcionar tinta al cabezal de impresión de chorro
de tinta. Al menos una fibra continua es una fibra multicomponentes
que tiene al menos un material de núcleo y un material de vaina que
rodea al menos parcialmente el material del núcleo. En esta
realización preferida, el material del núcleo es polipropileno y el
material de la vaina es tereftalato de polietileno. Al menos una
fibra continua está unida preferiblemente a si misma mediante calor
que ablanda la fibra para unirse a si misma.
De acuerdo con un aspecto adicional de la
presente invención, se proporciona un método para proporcionar
tinta a un depósito de tinta para su utilización en un sistema de
impresión de chorro de tinta, en el que el método comprende:
proporcionar un depósito de tinta que tiene una
configuración rectangular de paralelepípedo;
disponer una red de fibras en una configuración
rectangular de paralelepípedo en el depósito de tinta, incluyendo
la red de fibras la fusión por calor entre sí, para definir espacios
intersticiales de intercomunicación, teniendo la red de fibras una
orientación de fibra general en una dirección paralela al
mencionado fondo del mencionado depósito;
llenar el depósito de tinta con tinta;
insertar el depósito de tinta dentro del sistema
de impresión, teniendo el depósito de tinta una parte superior y un
fondo con respecto al cuadro gravitacional de referencia, e
incluyendo una salida del fluido próxima al fondo del depósito de
tinta, para permitir el flujo de tinta desde el depósito al cabezal
de impresión, en el que el depósito de tinta dispone de una red de
fibra en una configuración rectangular de paralelepípedo en el
deposito de tinta, incluyendo la red de fibras la fusión por calor
entre sí, para definir espacios intersticiales de
intercomunicación, teniendo la red de fibras una orientación de
fibras general en una dirección paralela al mencionado fondo del
mencionado depósito, y
absorbiendo la tinta proporcionada al depósito
de tinta dentro de los espacios intersticiales de intercomunicación,
por los medios de la acción capilar, en el que la red de fibras
incluye al menos una fibra que es una fibra multicomponentes que
tiene al menos un material del núcleo y un material de vaina que
rodea al menos parcialmente el material del núcleo, siendo el
material de la vaina distinto al material del núcleo.
La figura 1 es una realización a modo de ejemplo
de una impresora de chorro de tinta que incorpora el envase de tinta
de la presente invención.
La figura 2 es una representación esquemática
del envase de tinta de la presente invención, y un cabezal de
impresión de chorro de tinta que recibe tinta del envase de tinta
para la realización de la impresión.
La figura 3 es una vista fragmentada del envase
de tinta de la presente invención, que muestra un depósito de
tinta, una red de fibras fundidas para la inserción dentro del
depósito, y una tapa del depósito para encerrar el depósito.
La figura 4A representa la red de fibras
fundidas mostradas en la figura 3.
La figura 4B es una vista en perspectiva muy
ampliada tomada a través de las líneas 4B-4B de la
red de fibras fundidas mostradas en la figura 4A que se insertan
dentro del depósito de tinta mostrado en la figura 3.
La figura 5A es una sección transversal de una
sola fibra tomada a través de las líneas 5-5 de la
figura 4.
La figura 5B es una realización alternativa de
una fibra mostrada en la figura 4 que tiene una parte en forma de
cruz o en forma del núcleo en X.
La figura 6 es una sección transversal de un par
de fibras que están fundidas en un punto de contacto tomado a través
de las líneas 6-6 mostradas en la figura 4.
La figura 7 es una representación simplificada
del método de la presente invención para el llenado del suministro
de tinta mostrado en la figura 3.
La figura 8 es una representación esquemática
del envase de tinta mostrado en la figura 3, acoplado en forma
fluida al cabezal de impresión de chorro de tinta.
La figura 1 es una vista en perspectiva de una
realización a modo de ejemplo de un sistema de impresión 10,
mostrado con su tapa abierta, que incluye al menos un envase de
tinta 12 de la presente invención. El sistema de impresión 10
incluye además al menos un cabezal de impresión de chorro de tinta
(no mostrado) instalado en la parte 14 de la impresora. El cabezal
de impresión de chorro de tinta es sensible a la señal de activación
de la parte 14 de la impresora para la expulsión de la tinta. El
cabezal de impresión de chorro de tinta está relleno con tinta
mediante el envase de tinta 12.
El cabezal de impresión de chorro de tinta está
instalado preferiblemente en un carro de escaneado 18 y que se
desplaza con respecto a los medios de impresión tal como se muestra
en la figura 1. Alternativamente, el cabezal de impresión de chorro
de tinta está fijo y los medios de impresión se desplazan pasando
por el cabezal de impresión para la realización de la impresión.
La parte 14 de la impresora de chorro de tinta incluye una bandeja
de medios 20 para recibir los medios de impresión 22. Conforme los
medios de impresión 22 se desplazan a saltos a través de la zona de
impresión, el carro de escaneado desplaza el cabezal de impresión
con respecto a los medios de impresión 22. La parte 14 de la
impresora activa en forma selectiva el cabezal de impresión para
depositar la tinta en los medios de impresión para realizar por
tanto la impresión.
El sistema de impresión 10 mostrado en la figura
1 se muestra con 2 envases 12 de tinta reemplazables, que
representan un envase de tinta 12 para tinta negra, y un envase 12
de tinta dividido para tres colores, que contiene tintas de los
colores ciano, magenta y amarillo, permitiendo la impresión con
cuatro colorantes. El método y aparato de la presente invención es
aplicable a los sistemas de impresión 10 que hacen uso de otras
configuraciones, tales como los sistemas de impresión que utilizan
un numero mayor o menor de 4 colores de tintas, tales como la
impresión de alta fidelidad que utiliza típicamente 6 o más
colores.
La figura 2 es una representación esquemática
del sistema de impresión 10, el cual incluye el suministro de tinta
o el envase de tinta 12, un cabezal de impresión 24 de chorro de
tinta, una interconexión de fluido 26 para interconectar en forma
fluida el envase de tinta 12 y el cabezal de impresión 24.
El cabezal de impresión 24 incluye una carcasa
28 y una parte 30 de expulsión de la tinta. La parte 30 de
expulsión de la tinta es sensible a las señales de activación de la
parte 40 de la impresora para expulsar la tinta para la realización
de la impresión. La carcasa 28 define un pequeño depósito de tinta
para contener la tinta 32 que se utilice por la parte 30 de
expulsión de la tinta. Conforme el cabezal de impresión 24 de
chorro de tinta expulsa tinta o merma la tinta 32 almacenada en la
carcasa 28, el envase de tinta 12 rellena el cabezal de impresión
24. El volumen de tinta contenido en el suministro de tinta 12 es
típicamente mayor en forma significativa que el volumen del envase
de tinta dentro de la carcasa 28. En consecuencia, el envase de
tinta 12 es un suministro primario de tinta para el cabezal de tinta
24.
El envase de tinta 12 incluye un depósito 34 que
tiene una salida de fluido 36 y una entrada de aire 38. Dispuesta
dentro del depósito 34 se encuentra una red de fibras que se funden
por calor en puntos de contacto para definir un miembro 40 de
almacenamiento capilar. El miembro 40 de almacenamiento capilar
ejecuta varias funciones importantes dentro del sistema de
impresión de chorro de tinta 10. El miembro de almacenamiento
capilar 40 tiene que tener una capilaridad suficiente, para retener
la tinta para impedir las fugas del depósito 34 durante la
inserción y extracción del envase de tinta 12 del sistema de
impresión 10. Esta fuerza de capilaridad tiene que ser
suficientemente grande para prevenir la fuga de la tinta del
depósito de tinta 34 a través de una amplia variedad de condiciones
del medio ambiente, tales como los cambios de temperatura y presión.
La capilaridad deberá ser suficiente para retener la tinta dentro
del envase de tinta 12 en todas las orientaciones del depósito 34,
así como también soportar los golpes y las vibraciones que el
envase de tinta 12 pueda sufrir durante la manipulación.
Una vez que el envase de tinta 12 se haya
instalado en el sistema de impresión 10, y siendo acoplado en forma
fluida al cabezal de impresión por medio de la interconexión fluida
26, el miembro de almacenamiento capilar 40 deberá permitir que la
tinta fluya desde el envase de tinta 12 al cabezal de impresión de
chorro de tinta 24. Conforme el cabezal de impresión de chorro
de tinta 24 expulsa la tinta desde la parte de expulsión 30, se
creará una presión negativa, algunas veces denominada como
contrapresión, en el cabezal de impresión 24. Esta presión
negativa dentro del cabezal de impresión 24 deberá ser suficiente
para sobrevencer la fuerza de capilaridad de retención de la tinta
dentro del miembro capilar 40, permitiendo que la tinta pueda fluir
desde el envase de tinta 12 al interior del cabezal de impresión 24
hasta que se alcance el equilibrio. Una vez alcanzado el
equilibrio y que la presiona dentro del cabezal de impresión 24 sea
igual a la fuerza capilar de retención del líquido dentro del
envase de tinta 12, la tinta no fluirá ya más desde el envase de
tinta 12 hacia el cabezal de impresión 24. La presión en el
cabezal de impresión 24 dependerá en general de la velocidad de
expulsión de la tinta desde la parte 30 de expulsión de la tinta.
Conforme se incrementa la velocidad de impresión o la velocidad de
expulsión de la tinta, la presión dentro del cabezal de impresión
llegará a ser más negativa, provocando que la tinta pueda fluir a
una velocidad más alta al cabezal de impresión 24 desde el envase
de tinta 12. En una sistema 10 de impresión de chorro de tinta
preferido, el cabezal de impresión 24 produce una contrapresión
máxima que es igual a 25,40 cm de agua o una presión negativa que
será igual a 25,40 cm de agua.
El cabezal de impresión 24 puede tener un
dispositivo de regulación incluido en el mismo para la compensación
de los cambios del medio ambiente, tales como las variaciones de la
temperatura y la presión. Si estas variaciones no se compensan,
entonces podrán tener lugar fugas incontroladas de tinta de la parte
30 de expulsión del cabezal de tinta. En algunas configuraciones
del sistema de impresión 10, el cabezal de impresión 24 no incluye
el dispositivo de regulación, en lugar del miembro de capilaridad 40
se utiliza para mantener una contrapresión negativa en el cabezal
de impresión 24 a través de las desviaciones normales de la presión
y la temperatura. La fuerza capilar del miembro capilar 40 tiende a
traccionar de retorno al miembro capilar, creando por tanto una
contrapresión negativa ligera dentro del cabezal de impresión 24.
Esta contrapresión negativa ligera tiende a impedir que la tinta
pueda tener fugas desde la parte de expulsión 30 durante los cambios
en las condiciones atmosféricas, tales como los cambios de presión
y de temperatura. El miembro capilar 40 deberá proporcionar una
contrapresión o presión negativa en el cabezal de impresión 24,
para impedir el goteo durante las condiciones normales de
almacenamiento y de funcionamiento.
La realización en la figura 2 expone un envase
de tinta 12 y un cabezal de impresión 24 que son reemplazables por
separado. El envase de tinta 12 es reemplazado al agotarse, y el
cabezal de impresión 24 se reemplaza al final de su vida útil. El
método y aparato de la presente invención es aplicable a los
sistemas 10 de impresión de chorro de tinta que tengan otras
configuraciones distintas a las mostradas en la figura 2. Por
ejemplo, el envase de tinta 12 y el cabezal de impresión 24 pueden
estar integrados en un único cartucho de impresión. El cartucho de
impresión que incluye el envase de tinta 12 y el cabezal de
impresión 24 es reemplazado entonces cuando la tinta dentro del
cartucho se haya agotado.
El envase de tinta 12 y el cabezal de impresión
24 mostrados en la figura 2 contienen una tinta de un solo color.
Alternativamente, el envase de tinta 12 puede estar dividido en tres
cámaras independientes, en donde cada cámara contiene una tinta de
un color distinto. En este caso, se requieren tres cabezales de
impresión 24 con cada cabezal de impresión en comunicación fluida
con una cámara distinta dentro del envase de tintas 12. Son
posibles también otras configuraciones, tales como más o menos
cámaras asociadas con el envase de tinta 12, así como también
dividiendo el cabezal de impresión y proporcionando colores de tinta
por separado en las distintas particiones del cabezal de impresión o
en la parte de expulsión 30.
La figura 3 es una vista fragmentada del envase
de tinta 12 que se muestra en la figura 2. El envase de tinta 12
incluye una parte 34 del depósito de tinta, el miembro capilar 40 y
la tapa 42, que tiene una entrada de aire 38 para permitir la
entrada de aire en el depósito de tinta 34. El miembro capilar 40
está insertado en el depósito de tinta 34. El depósito 334 está
lleno con tinta tal como se expondrá con más detalle con respecto a
la figura 7, y la tapa 42 está colocada sobre el depósito de tinta
34, para sellar el depósito. En la realización preferida, los
valores de la altura, ancho y longitud indicados por H, W, y L,
respectivamente, son todos mayores de 25,4 mm para proporcionar un
depósito de tinta 12 de alta capacidad.
En la realización preferida, el miembro capilar
40 de la presente invención está formado por una red de fibras que
están fundidas por calor en puntos de contacto. Estas fibras están
formadas preferiblemente por una fibra bicomponente que tiene una
vaina formada por poliéster, tal como el tereftalato de polietileno
(PET) o bien un copolímero del mismo, y un material del núcleo que
está formado por un polímero termoplástico de bajo costo, baja
contracción y alta resistencia, preferiblemente un polipropileno o
un tereftalato de polibutinelo.
La red de fibras se forma preferiblemente
utilizando un proceso de fibras fundidas por soplado. Para dicho
proceso de fibras fundidas por soplado, puede ser deseable
selecciona un material del núcleo de un índice de fusión similar al
índice de fusión del polímero de la vaina. Utilizando dicho proceso
de fibras fundidas por soplado, el requisito principal del material
del núcleo es que se cristalice cuando se efectúe la extrusión o
que sea cristalizable durante el proceso de soplado de fusión. En
consecuencia, pueden utilizarse también otros polímeros
termoplásticos altamente cristalinos, tal como el tereftalato de
polietileno de alta densidad, así como también las poliamidas tales
como el nylon o el nylon 66. El polipropileno es un material del
núcleo preferido debido a su bajo precio y facilidad de
procesamiento. Además de ello, el uso del material del núcleo de
polipropileno proporciona resistencia al núcleo, permitiendo la
producción fibras finas utilizando las distintas técnicas de
soplado de fusión. El material del núcleo deberá ser capaz de formar
también una unión al material de la vaina.
La figura 4B es una representación simplificada
notablemente de la red de fibras que forman el miembro capilar 40,
que se muestra en forma muy ampliada en lección tomada a través de
las líneas 4A-4A del miembro capilar 40 mostrado en
la figura 4A. El miembro capilar 40 está hecho de una red de
fibras, en donde cada fibra individual 46 está unida por calor o
fundida por calor a las demás fibras en puntos de contacto. La red
de fibras 46 que forman el miembro capilar 40 puede formarse por
una única fibra 46, que puede estar arrollada sobre si misma, o
formada por una pluralidad de fibras 46. La red de fibras forma una
estructura de autosoporte que tiene una orientación general de las
fibras representada por la flecha 44. La estructura de autosoporte
definida por la red de fibras 46 define la separación o espacios
vacíos entre las fibras 46, que forman un recorrido intersticial
tortuoso. Este recorrido intersticial está formado para tener
excelentes propiedades capilares para la retención de la tinta
dentro del miembro capilar 40.
En una realización preferida, el miembro capilar
40 está formado utilizando un proceso de soplado de fusión, por el
cual las fibras individuales 46 se unen por calor o se funden
conjuntamente para fundirse en varios puntos de contacto a través
de la red de fibras. Esta red de fibras, al suministrarse a través
de un troquel y enfriando después, se endurece para formar una
estructura en tres dimensiones autosoportante.
La figura 5A representa una sección transversal
tomada a través de la líneas 5A-5A en la figura 4
para ilustrar una sección transversal de una fibra individual 46.
Cada fibra individual 46 es una fibra bicomponente, que tiene el
núcleo 50 y una vaina 52. El tamaño de la fibra 46 y la parte
relativa de la vaina 52 y el núcleo 50 se han exagerado
notablemente en aras de la claridad. El material del núcleo
comprende preferiblemente al menos el 30 por ciento y hasta el 90
por ciento en peso del contenido total de la fibra. En la
realización preferida, cada fibra individual 46 tiene como promedio
un diámetro de 12 micrones o inferior.
La figura 5B representa una fibra individual
46, que es similar a la fibra 46 mostrada en la figura 5A, excepto
en que la fibra 46 en la figura 5B tiene una sección transversal en
forma de cruz o en forma de X, en lugar de una sección circular. La
fibra 46 mostrada en la figura 5B tiene un núcleo de forma no
redondo o de cruz 50 y una vaina 52, que cubre completamente el
material del núcleo 50. Pueden ser utilizadas otras secciones
transversales alternativas, tales como la fibra
tri-lobular o en forma de Y, o bien una fibra de
sección transversal en forma de "h", por nombrar algunas
secciones. El uso de fibras no redondas da lugar a un área
incrementada en la superficie fibrosa. La presión capilar y la
absorción de la red de fibras 40 se incrementa en proporción
directa a la superficie de la fibra humedecible. En consecuencia, el
uso de fibras no redondas tiene a mejorar la presión de capilaridad
y la absorción del miembro capilar 40.
Otro método para mejorar la presión capilar y
la capacidad de absorción es reducir el diámetro de la fibra 46.
Con una densidad o peso global constante de la fibra, el uso de
fibras más pequeñas 46 mejora el área superficial de la fibra. Las
fibras pequeñas 46 tienden a proporcionar una retención más
uniforme. En consecuencia, mediante el cambio del diámetro de la
fibra 46 así como también mediante el cambio de la forma de la fibra
46, puede conseguirse la presión capilar deseada para el sistema de
impresión 10.
La figura 6 muestra la fusión por calor de las
fibras individuales 46 La figura 6 es una sección transversal
tomada a través de las líneas 66 en un punto de contacto entre dos
fibras individuales. Cada fibra individual 46 tiene un núcleo 50 y
una vaina 52. En un punto de contacto entre las dos fibras 46, el
material de la vaina 52 se funde conjuntamente con el material de
la vaina de la fibra adyacente 46. La fusión de las fibras
individuales se lleva a cabo sin el uso de adhesivos o agentes de
unión. Además de ello, las fibras individuales 46 se mantienen
conjuntamente sin precisar de cualesquiera medios de retención,
formando por tanto una estructura autosoportante.
La figura 7 es una ilustración esquemática del
proceso de llenado de tinta en el envase de tinta 12 de la presente
invención. El envase de tinta 12 se muestra con el miembro capilar
40 insertado en el depósito 34. La tapa 42 se muestra retirada. La
tinta se suministra al depósito 34 mediante un contenedor de tinta
54, que tiene un suministro de tinta 56 contenido en el mismo. El
conducto de fluido 58 permite que la tinta fluya desde el
suministro de tinta 54 al depósito 34. Conforme fluye la tinta en el
depósito, la tinta es aspirada a los espacios intersticiales 48
entre las fibras 46 de la red de fibras 40 por la capilaridad de
esta red de fibras. Una vez que el miembro capilar 40 no es ya
capaz de absorber la tinta, cesará el flujo de tinta desde el
envase de tinta 54. La tapa 42 se colocara entonces sobre el
depósito de tinta 34.
Aunque el método de llenado del depósito de
tinta 34 se lleva a cabo sin la tapa 42, tal como se muestra en la
figura 7, el depósito 34 puede ser llenado con otras formas también.
Por ejemplo, el depósito puede ser llenado alternativamente con la
tapa 42 colocada en su posición, y la tinta se proporciona desde el
suministro de tinta 54, a través del conducto de aire de la tapa 42
y dentro del depósito. Alternativamente, el depósito 34 puede ser
invertido, y la tinta puede ser llenada desde el suministro de tinta
54, a través de la salida de fluido 36 y al interior del depósito
de tinta 34. Una vez en el depósito 34, la tinta es absorbida por
el miembro capilar 40. El método de la presente invención puede ser
utilizado durante el llenado inicial del depósito de tinta 34, en
el instante de la fabricación como método de llenado del envase de
tinta 12 una vez que la tinta se agote.
El uso del material capilar 40 de la presente
invención, que es preferiblemente una fibra bicomponente que tiene
un núcleo de polipropileno y una vaina de tereftalato de polietileno
simplifica notablemente el proceso de llenado del envase de tinta.
El material capilar 40 de la presente invención es más hidrofílico
que la gomespuma de poliuretano que se ha utilizado previamente
como material absorbente en las plumas de chorro de tinta térmicas,
tales como las expuestas en la patente de los EE.UU. número 4771295
de Baker y otros, titulada "Construcción de un cuerpo de pluma de
chorro de tinta térmica que tiene una capacidad mejorada de
almacenamiento y suministro de tinta", registrada el 13 de
Septiembre de 1988, y concedida al concesionario de la presente
invención. La gomespuma de poliuretano, en su estado sin
tratamiento, tiene un gran ángulo de contacto de la tinta,
haciendo que sea difícil el llenar los depósitos de tinta que tengan
gomespuma de poliuretano dentro de los mismos, sin la utilización
de etapas costosas y que precisan de tiempo, tal como el llenado por
vacío, con el fin de humedecer la gomespuma. La gomespuma de
poliuretano puede ser tratada para mejorar o reducir el ángulo de
contacto de la tinta; no obstante, este tratamiento, además de
incrementar el costo y la complejidad de la fabricación, tiende a
añadir impurezas a la tinta, que conducen a reducir la vida útil del
cabezal de impresión, o bien a reducir la calidad del cabezal de
impresión. El uso del miembro capilar 40 de la presente invención
tiene un ángulo de contacto relativamente bajo, permitiendo que
tinta pueda ser absorbida fácilmente en el miembro capilar 40, sin
precisar del tratamiento del miembro capilar 40.
La figura 8 muestra el sistema de impresión de
chorro de tinta 10 de la presente invención en funcionamiento. Con
el envase de tinta 12 de la presente invención instalado debidamente
en el sistema de impresión de chorro de tinta 10, se establece el
acoplamiento fluido entre el envase de tinta 12 y el cabezal de
impresión de chorro de tinta 24, por medio de un conducto de fluido
26. La activación selectiva de la parte 30 de expulsión de gotas
para la expulsión de la tinta genera una presión negativa dentro del
cabezal de impresión de chorro de tinta 24. Esta presión negativa
absorbe la tinta retenida en los espacios intersticiales entre las
fibras 46 dentro del miembro capilar de almacenamiento 40. La tinta
que se suministra por el envase de tinta 12 al cabezal de impresión
de chorro de tinta 24 rellena el cabezal de impresión de chorro de
tinta 24. Conforme la tinta abandona el depósito a través de la
salida de fluido 36, el aire entra a través de un agujero de
ventilación 38 para reemplazar el volumen de tinta y sale del
depósito 334, impidiendo por tanto que se forme una presión
negativa dentro del depósito 34.
El envase de tinta 12 de la presente invención
hace uso de la fibra 46 bicomponente de un costo relativamente
bajo, que comprende preferiblemente un núcleo de polipropileno y una
vaina de tereftalato de polietileno. Las fibras individuales se
unen por calor en puntos de contacto para formar una estructura
autosoportante, que tiene unas propiedades capilares excelentes.
El material de la fibra 46 se selecciona para que sea hidrofílica
de forma natural para las tintas del tipo de chorro de tinta. El
material de la fibra 46 en particular se selecciona para que tenga
una energía superficial que sea mayor que la tensión superficial de
las tintas del tipo de chorro de tinta. El uso de un miembro 40 de
almacenamiento capilar hidrofílico natural permite un llenado más
rápido de la tinta en el depósito 34 sin precisar de técnicas de
llenado al vacío especiales, utilizadas con frecuencia con los
materiales menos hidrofílicos, tales como la gomespuma de
poliuretano. Los materiales que son menos hidrofílicos requieren la
adición de surfatantes a la tinta o el tratamiento del miembro de
almacenamiento capilar, para mejorar la capacidad de humectación o
la hidrofilicidad. Los surfatantes tienden a alterar la
composición de la tinta con respecto a su composición óptima.
Además de ello, el material de la fibra 46
seleccionado para el miembro 40 de almacenamiento capilar es menos
reactivo a las tintas del tipo de chorro de tinta que otros
materiales utilizados frecuentemente en esta aplicación. En el caso
en que los componentes de la tinta reaccionen con el miembro de
almacenamiento capilar, la tinta que se haya colocado inicialmente
en la gomespuma será distinta de la tinta que se haya retirado de la
gomespuma para el llenado del cabezal de impresión 24. Esta
contaminación en la tinta tiende a dar lugar a vida útil reducida
del cabezal de impresión y a una calidad inferior de la
impresión.
Finalmente, el miembro de almacenamiento
capilar de la presente invención hace uso de polímeros de extrusión
que tienen unos costos de fabricación inferiores que los depósitos
del tipo de gomespuma. Además de ello, estos polímeros de
extrusión tienden a ser más compatibles con el medio ambiente, y
consumen menos energía de fabricación que los miembros de
almacenamiento del tipo de gomespuna utilizados previamente.
Claims (25)
1. Un envase de tinta (12) para proporcionar
tinta a un cabezal de impresión de chorro de tinta (24), en el que
el envase de tinta comprende:
un depósito (34) para contener tinta (32), en el
que el envase de tinta (12) al estar en utilización se inserta
dentro de un sistema de impresión (10) que tiene una parte superior
e inferior con respecto a un marco gravitacional de referencia, en
el que el envase de tinta incluye una salida del fluido (36) próxima
al fondo del envase de tinta, adaptado para permitir el flujo de la
tinta desde el depósito al cabezal de impresión, teniendo el
depósito una configuración rectangular de paralelepípedo; y
al menos una fibra continua (46) que define un
miembro poroso de tres dimensiones con al menos una fibra continua
(46) unida a si misma en puntos de contacto, para formar una
estructura autosoportante, que tiene una configuración rectangular
de paralelepípedo, que está dispuesta dentro del depósito (34) para
retener la tinta, teniendo el miembro poroso una orientación de la
fibra general en una dirección paralela al mencionado fondo del
mencionado depósito, en el que la estructura autosoportante está
adaptada para proporcionar la tinta al cabezal de impresión de
chorro de tinta (24), y en el que al menos una fibra continua (46)
es una fibra multicomponente que tiene al menos un material de
núcleo (50) y un material de vaina (52) al menos rodeando
parcialmente el material del núcleo (50) con el material de la vaina
(52) diferente del material del núcleo (50).
2. El envase de tinta (12) de la reivindicación
1, en el que la fibra multicomponente es una fibra bicomponente.
3. El envase de tinta (12) de la reivindicación
1, en el que al menos una fibra continua (46) es una pluralidad de
fibras que están unidas entre sí en puntos de contacto.
4. El envase de tinta (12) de la reivindicación
1, en el que al menos una fibra continua (46) está unida a si misma
por calor que ablanda la fibra para unirse a si misma.
5. El envase de tinta (12) de la reivindicación
1, en el que al menos una fibra continua (46) define espacios
intersticiales de intercomunicación (48) capaces de mantener y
controlar la liberación de una cantidad de tinta.
6. Un envase de tinta de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que al menos una fibra (46) comprende:
una red de fibras (46) dispuesta dentro del
depósito (34) para retener la tinta, en el que la red de fibras
(46) se funde por calor entre sí para definir un miembro de
almacenamiento capilar (40) para almacenar la tinta dentro del
depósito (34) en el que la red de fibras (46) está adaptada para
proporcionar la tinta al cabezal de impresión de chorro de tinta
(24).
7. El envase de tinta (12) de cualquier
reivindicación anterior, en el que el material del núcleo (50) es
polipropileno.
8. El envase de tinta (12) de cualquier
reivindicación, en el que el material de la vaina (52) es
tereftalato de polietileno.
9. El envase de tinta (12) de la reivindicación
6, en el que la red de fibras (46) incluye fibras individuales que
se unen entre sí en puntos de contacto sin el uso de un material de
unión.
10. El envase de tinta (12) de la reivindicación
6, en el que la red de fibras (46) es capaz de ser calentada por la
aplicación de calor que ablande la red de fibras (46) de forma que
las fibras individuales de la red de fibras (46) se unan en los
puntos de contacto.
11. El envase de tinta (12) de la reivindicación
6 en el que la red de fibras (46) que definen los espacios (48)
intersticiales de intercomunicación son capaces de retener y
controlar la liberación de una cantidad de tinta.
12. El depósito de tinta (12) de cualquier
reivindicación anterior, en el que el material del núcleo (50) de
al menos un fibra individual (46) comprende desde el 30% al 90% en
peso de al menos una fibra individual (46).
13. El envase de tinta (12) de la
reivindicación 6, en el que cada fibra de la red de fibras (46)
tiene un diámetro de 12 micrones o inferior.
14. Un depósito de tinta (12) de acuerdo con la
reivindicación 6, para proporcionar tinta a un cabezal de impresión
de chorro de tinta (24) en utilización, en el que el cabezal de
impresión de chorro de tinta (24) genera una presión negativa
dentro del cabezal de impresión durante la liberación de tinta, en
respuesta a la activación por una parte de la impresora (14),
estando configurado el depósito (334) para la comunicación fluida
con el cabezal de impresión de chorro de tinta;
la red de fibras (46) que se funden por calor
individualmente en puntos de contacto dispuestos dentro del
depósito (34) definen espacios intersticiales de intercomunicación
(48), en el que los espacios intersticiales (48) están configurados
parea producir una fuerza capilar suficiente para prevenir fugas de
la tinta del depósito (34) durante la inserción del depósito (34)
dentro de la parte de la impresora (14), permitiendo que la presión
negativa dentro del cabezal de impresión (24) pueda sobrevencer la
fuerza de capilaridad para rellenar el cabezal de impresión con
tinta del depósito (34).
15. Un envase de tinta (12) de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 14, en el que el depósito (34) tiene una
dimensión de altura, una dimensión de ancho, y una dimensión de
longitud, y en el que cada una de las mencionadas dimensiones es
mayor que 25,4 mm.
16. Se proporciona un método para proporcionar
tinta (32) a un depósito de tinta (34) para su utilización en un
sistema de impresión de chorro de tinta (10), en el que el método
comprende:
proporcionar un depósito de tinta (34) que tiene
una configuración rectangular de paralelepípedo;
disponer una red de fibras (46) en una
configuración rectangular de paralelepípedo en el depósito de tinta
(34), incluyendo la red de fibras (46) la fusión por calor entre sí,
para definir espacios intersticiales (48) de intercomunicación,
teniendo la red de fibras (46) una orientación de fibras generales
en una dirección paralela al mencionado fondo del mencionado
depósito;
llenar el depósito (34) de tinta con tinta
(32);
insertar el depósito de tinta dentro del sistema
de impresión (10), teniendo el depósito de tinta (34) una parte
superior y un fondo con respecto al cuadro gravitacional de
referencia, e incluyendo una salida del fluido (36) próxima al
fondo del depósito de tinta, para permitir el flujo de tinta desde
el depósito al cabezal de impresión, en el que el depósito de tinta
dispone de una red de fibras (46) en una configuración rectangular
de paralelepípedo en el deposito de tinta (34), incluyendo la red de
fibras (46) la fusión por calor entre sí, para definir espacios
intersticiales (48) de intercomunicación, teniendo la red de fibras
(46) una orientación de fibras general en una dirección paralela al
mencionado fondo del mencionado depósito, y
absorbiendo la tinta proporcionada al depósito
de tinta (34) dentro de los espacios intersticiales de
intercomunicación (48), por los medios de la acción capilar, en el
que la red de fibras (46) incluye al menos una fibra que es una
fibra multicomponentes que tiene al menos un material del núcleo
(50) y un material de vaina (52) que rodea al menos parcialmente el
material del núcleo (50), siendo el material de la vaina (52)
distinto al material del núcleo (50).
17. El método de proporcionar tinta al depósito
de tinta (34) de la reivindicación 16, que incluye además:
proporcionar en el sistema de impresión de
chorro de tinta (10) un cabezal de impresión de chorro de tinta (24)
en comunicación fluida con el depósito de tinta (34); y
activar el cabezal de impresión (24) de chorro
de tinta para expulsar la tinta, en el que el cabezal de impresión
de chorro de tinta (24) crea un gradiente de presión para aspirar la
tinta desde la red de fibras (46).
18. El método para proporcionar tinta al
depósito de tinta (34) de la reivindicación 16 ó 17, en el que el
material de la vaina (50) es polipropileno.
19. El método para proporcionar tinta al
depósito de tinta (34) de la reivindicación 16, 17 ó 18, en el que
el material de la vaina (52) es tereftalato de
polietileno.
polietileno.
20. El método parda proporcionar tinta al
deposito de tinta (34) de la reivindicación 16, en el que la red de
fibras (46) incluye fibras individuales que están unidas entre sí en
puntos de contacto sin el uso de material de unión.
21. El método para proporcionar tinta al
depósito de tinta (34) de la reivindicación 16, en el que la fusión
por calor de la red de fibras (46) es mediante la aplicación de
calor que ablanda la red de fibras (46), de forma que las fibras
individuales de la red de fibras se unan en los puntos de
contacto.
22. El método para proporcionar tinta al
depósito de tinta (34) de cualquiera de las reivindicaciones 16 a
21, en el que el material del núcleo (50) de al menos una fibra
individual (46) comprende del 30% al 90% en peso de al menos una
fibra individual (46).
23. El método para proporcionar tinta al
depósito de tinta (34) de cualquiera de las reivindicaciones 16 a
22, en el que cada fibra de la red de fibras (46) tiene un diámetro
de 12 micrones o inferior.
24. El método de proporcionar tinta al depósito
de tinta (34) de cualquiera de las reivindicaciones 16 a 23, en el
que el depósito (34) tiene una dimensión de altura, una dimensión de
ancho, y una dimensión de longitud, en el que cada una de las
dimensiones es mayor que 25,4 mm.
25. El método para proporcionar tinta al
depósito de tinta (34) de cualquiera de las reivindicaciones 16 a
24, en el que la fibra multicomponente es una fibra
bicomponente.
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