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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Tintenbehälter für Druckköpfe, Tintenstrahleinsätze und Ähnliches.
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2. Stand der
Technik
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Druckköpfe können als
ein integraler Bestandteil eines Tintenbehälters oder Einsatzes ausgebildet
werden oder sie können
als Teil einer Trägerstruktur
des Druckkopf-Tintenbehälters ausgebildet werden,
in den ein oder mehrere Tintenbehälter oder Einsätze eingesetzt
werden können.
Ein Beispiel für einen
Tintenstrahl-Druckeinsatz, wie er in US-5,821,966 für Schell
et al. beschrieben wird, ist im Querschnitt in 1 gezeigt.
Der Einsatz 10 umfasst einen Tintenbehälter 22 und den zugehörigen Druckkopf 24.
In dem Tintenbehälter 22 ist
ein Ausgangsanschluß 35 ausgebildet.
Ein Verteilerelement 42, das den Tintenfluss von dem Tintenbehälter 22 zu dem
Druckkopf 24 bereitstellt, ist in dem Ausgangsanschluß über ein
Tintenrohr 46 eingesetzt. Der Tintenbehälter 22 beinhaltet
ein mit Tinte getränktes Schaumelement 40,
das ein geschlossenes Zellneopren sein kann, das durch das Tintenrohr 46A in
die gezeigte Betriebsposition gedrückt wird. Es sind verschiedene
andere Aufbauten von Tintenbehältern
bekannt, die ein Material in dem Tintenbehälter verwenden, das einen negativen
Druck erzeugt.
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WO
01/49495 beschreibt einen Tintenbehälter zur Verwendung in einem
Tintenstrahldrucker. Ein Tintenbehälter schließt eine Tintenumhüllung zur Speicherung
einer Tinte und einen mit einer Kapillarröhre ausgestatteten Deckel,
einen Tintenweg und eine kleine Tintenumhüllung ein. Die Tintenumhüllung weist
einen Tintenauslass auf, um Tinte zu einer Düse zu liefern. Wenn die Düse eine
vorbestimmte Menge der Tinte verwendet, steuert eine durch die Kapillarröhre zugeführte Luft
den Druck in der Tintenumhüllung.
Daher kann die Tinte in der Form der Flüssigkeit in dem Tintenbehälter ohne
Verwendung eines Schwammes gespeichert werden.
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EP 0381531A1 beschreibt
einen Tintenbehälter,
Tinte und Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, die einen Tintenbehälter verwendet.
Eine Tintenbehältervorrichtung
schließt
einen ersten Behälter zur
Aufnahme eines Materials, das negativen Druck erzeugt, wobei der
erste Behälter
eine Belüftung
und einen Versorgungsanschluß zur
Versorgung der Tinte nach Außen,
einen zweiten Behälter
zur Aufnahme von Tinte, ein Verbindungsteil zur Verbindung zwischen
den Bodenabschnitten der ersten und zweiten Behälter, und Rippen ein, zum Einführen von
Umgebungsluft, angrenzend an die Belüftung zum Einführen der
Luft in den Verbindungsteil.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung einen Tintenbehälter insbesondere
in Bezug auf Zuverlässigkeit
und die Vermeidung von Austritt im Fall von sich ändernden
Umgebungsbedingungen zu verbessern. Dieses Ziel wird durch Bereitstellen
eines Tintenbehälters
gemäß Anspruch
1 und eines Verfahrens zur Herstellung eines Tintenbehälters gemäß Anspruch
8 erreicht. Ausführungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
niedergelegt.
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Diese
Erfindung richtet sich auf einen Tintenbehälter, der verschiedene Nachteile
und Unzulänglichkeiten
vermeidet, die mit der Verwendung eines Materials in einem Tintentank,
das einen negativen Druck erzeugt, verbunden sind.
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Ein "schaumloser" Aufbau, der wenig
oder gar kein Material enthält,
das einen negativen Druck in dem Tintentank erzeugt, wird in dieser
Erfindung betrachtet.
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Die
Erfindung stellt eine verbesserte Tintenrückhaltung bereit und/oder verringert
Tintenaustritt.
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Diese
Erfindung stellt getrennt eine verbesserte Tintenbelieferung und/oder
verringerte Lieferung von Luft mit der Tinte bereit.
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Diese
Erfindung stellt getrennt einen verbesserten Druck für die Tintenzurückhaltung
und/oder Lieferung bereit.
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Diese
Erfindung stellt getrennt verringerte Druckfluktuationen für eine verbesserte
Leistungsfähigkeit
bereit.
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Diese
Erfindung stellt getrennt einen verbesserten Betrieb von Druckköpfen und/oder
zugehörigen
Einrichtungen wie etwa, beispielsweise Tintenpegeldetektoren bereit.
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Diese
Erfindung stellt getrennt verbesserte Tintenbehälter-Füllverfahren bereit.
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Diese
Erfindung stellt getrennt eine verringerte, anfängliche Luftblasengröße in Tintenbehältern bereit.
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Diese
Erfindung stellt getrennt verringerte Komplexität bei der Herstellung von Tintenbehältern bereit.
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Diese
Erfindung stellt getrennt verringerte Kosten bei der Herstellung
von Tintenbehältern
bereit.
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Diese
Erfindung stellt getrennt verringerte verbesserte Wiederverwertung,
Wiederbefüllung und/oder
Wiederverwendung von Tintenbehältern bereit.
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden aus der
folgenden, eingehenden Beschreibung von mehreren beispielhaften
Ausführungen
gemäß der Erfindung
beschrieben oder aus derselben offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine teilweise Querschnittsansicht eines bekannten Tintenbehälters und
Druckkopfs;
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2 ist
eine Querschnittsansicht einer ersten beispielhaften Ausführung eines
Tintenbehälters gemäß dieser
Erfindung;
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3 ist
eine Draufsicht der ersten beispielhaften Ausführung, wobei die Abdichtung
entfernt ist;
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4 ist
eine Querschnittsansicht einer zweiten beispielhaften Ausführung eines
Tintenbehälters
gemäß dieser
Erfindung;
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5 ist
eine Draufsicht auf die zweite beispielhafte Ausführung;
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6 ist
eine teilweise Querschnittsansicht eines Dochtes gemäß einer
dritten beispielhaften Ausführung
dieser Erfindung;
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7 ist
eine teilweise Querschnittsansicht eines Dochtes gemäß einer
vierten beispielhaften Ausführung
dieser Erfindung;
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8 ist
eine teilweise Querschnittsansicht eines Dochtes gemäß einer
fünften
beispielhaften Ausführung
dieser Erfindung;
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9 ist
eine teilweise Querschnittsansicht eines Dochtes gemäß einer
sechsten beispielhaften Ausführung
dieser Erfindung;
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10 ist
eine teilweise Querschnittsansicht eines Dochtes gemäß einer
siebten beispielhaften Ausführung
dieser Erfindung;
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11 ist
eine perspektivische Ansicht einer achten beispielhaften Ausführung eines
Tintenbehälters
gemäß dieser
Erfindung;
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12 ist
eine teilweise Draufsicht einer Querschnittsansicht der achten beispielhaften
Ausführung.
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Diese
Erfindung kann auf verschiedene Tintenbehälterkonfigurationen angewandt
werden und ist nicht auf die bestimmten, durch die beispielhaften Ausführungen
offenbarten Konfigurationen beschränkt. Der Fachmann wird würdigen,
dass ein "schaumloser" Tintenbehälter gemäß dieser
Erfindung ohne Einschluss aller besonderen Merkmale, die durch die
beispielhaften Ausführungen
offenbart werden.
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Die 2 bis 3 veranschaulichen
eine erste beispielhafte Ausführung
eines Tintenbehälters 100 gemäß dieser
Erfindung. Der Tintenbehälter 100 umfasst
ein Gehäuse 110,
das einen Behälter 112 für einen
Vorrat von Tinte 120 festlegt. Der Tintenbehälter 100 schließt mindestens
ein Kapillarelement 130 mit einer Öffnung 132 ein, die
zu einer Bodenseite 114 des Gehäuses 110 hin angeordnet
ist. Das Kapillarelement 130 kann ein Reservoir 134 mit
einem Kapillarabschnitt oder Rohr 136 umfassen, das zwischen
dem Reservoir 134 und der Öffnung 132 angeordnet
ist. Die Bodenseite 114 kann integral ausgebildet sein
oder kann ein Deckel sein, der an das Gehäuse 110 in einer abdichtenden
Weise, beispielsweise durch Verschweißen angebracht ist.
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Wie
in der 2 gezeigt, kann das Kapillarelement 130 als
Teil der Gehäuses 110 ausgebildet sein.
Das Kapillarelement 130 kann aber ebenso als ein getrenntes
Element ausgebildet sein, das in dem Behälter 112, der durch
das Gehäuse 110 festgelegt wird,
angeordnet ist.
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In
der Bodenseite 114 ist ein Auslass 116 zur Abgabe
von Tinte 120 auf Anforderung ausgebildet. An dem Auslass 116 ist
ein Docht 140 vorgesehen, um das Rückhalten der Tinte 120 in
dem Behälter 112 und
die Abgabe der Tinte 120 von dem Behälter 112 zu unterstützen. Der
Docht 140 kann auf jede geeignete Weise oder durch irgendeinen
geeigneten Mechanismus zurückgehalten
oder am Ort gehalten werden. Wie in 2 gezeigt,
kann der Docht 140 beispielsweise an dem Auslass 116 durch
eine Rippe 150 zurückgehalten
oder an Ort und Stelle gehalten werden. Die Rippe 150 kann
als Teil des Gehäuses 110 ausgebildet
sein. Die Rippe 150 kann aber ebenso als ein getrenntes
Element ausgebildet sein, das in dem Behälter 112 angeordnet
ist und an dem Gehäuse 110 angebracht
ist.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt, können ein oder mehrere Überlaufgebiete 160 durch
eine Oberseite 118 des Gehäuses 110 außerhalb
des Behälters 112 festgelegt
werden und in Fluid-Kommunikation mit dem Reservoir 134 des
Kapillarelements 130 durch ein oder mehrere Löcher 162 angeordnet werden.
Die Überlaufgebiete 160 können einen Schutz
gegen unerwünschte
Leckage der Tinte 120 von dem Tintenbehälter 100 bereitstellen,
indem Platz vorgesehen wird, in den die Tinte 120 unter
verschiedenen Umständen
fließt,
wie etwa bei einer schnellen Änderung
in der Temperatur oder bei einer Änderung in der Höhe, die
in einer Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite
des Tintenbehälters 100 resultieren.
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Wie
in der 2 gezeigt, ist mindestens ein Teil der Oberseite 118 des
Gehäuses 110 durch
eine luftdurchlässige
Schicht 170 abgedeckt. Die luftdurchlässige Schicht 170 ist
so angeordnet, dass dieselbe im Wesentlichen die Oberseite 118 des
Gehäuses 110 gegen Überlaufen
der Tinte 120 abdichtet und eine Freigabe zu atmosphärischem
Druck erlaubt, um mögliche
Leckage aufgrund von Umgebungsänderungen
wie etwa Höhe
und/oder Temperatur zu verringern. Wenngleich nicht gezeigt, kann eine
mögliche
Leckage der Tinte 120 von dem Tintenbehälter 100 weiterhin
durch Anwendung eines metallisierten Schildes 110 verringert
werden.
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In
der ersten beispielhaften Ausführung
dienen das Kapillarelement 130 und der Docht 140 dazu,
einen negativen Tintenabgabedruck zu regeln. Das Kapillarelement 130 ist
eine nichtporöse
Struktur. Als solches verringert oder verhindert das Kapillarelement 130 und
der Docht 140 sogar die Notwendigkeit für ein poröses Schaummaterial innerhalb
des Behälters 112,
das die Tinte 120 in herkömmlichen Tintenbehältern hält. Durch
Auswahl eines Materials für
den Docht 140 und eines äquivalenten Durchmessers des
Kapillarelements 130 kann der Tintenabgabedruck und der
statische Druck (wenn keine Tinte angefordert wird) eines Tintenabgabesystems,
das den Tintenbehälter 100 ver wendet,
angepasst werden. Beispielsweise kann bei der Verwendung eines äquivalenten
Durchmessers von 0,014 Inch für
das Kapillarelement 130 und eines Turbo-Scavengermaterials für den Docht 140, ein
statischer Druck von ungefähr
von –2,0
Inch Wasser erreicht werden. Mit einem äquivalenten Durchmesser von
0,019 Inch für das
Kapillarelement 130 kann ein schwächeres, negatives Druckprofil
erreicht werden.
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4 bis 5 veranschaulichen
eine zweite Ausführung
eines Tintenbehälters 200 gemäß dieser
Erfindung. Der Tintenbehälter 200 umfasst
ein Gehäuse 210,
das einen Behälter 212 für einen
Vorrat an Tinte 220 festlegt. Der Tintenbehälter 200 schließt mindestens
ein Kapillarelement 230 mit einer Öffnung 232 ein, die
zu einer Bodenseite 214 des Gehäuses 210 hin angeordnet
ist. Das Kapillarelement 230 kann ein Reservoir 234 mit
einem Kapillarabschnitt oder Rohr 236 einschließen, der
zwischen dem Reservoir 234 und der Öffnung 232 angeordnet ist.
In der zweiten Ausführung
ist die Bodenseite 214 integral mit dem Gehäuse 210 ausgebildet.
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Wie
in 4 gezeigt, ist das Kapillarelement 230 als
ein Teil des Gehäuses 210 ausgebildet.
In der Bodenseite 214 ist ein Auslass 216 ausgebildet
zur Abgabe von Tinte 220 auf Anforderung. In der Bodenseite 214 ist
ein Docht 240 vorgesehen und dieser wird durch eine geformte
Aussparung 250 an dem Auslass 216 zurückgehalten
oder an Ort und Stelle gehalten. Die Form oder Größe der Aussparung 250 und
des entsprechenden Dochtes 240 kann abhängig von der Anwendung oder
von bestimmten Auslegungsüberlegungen
variieren.
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Wie
in den 4 und 5 gezeigt, verbindet ein Entlüftungsloch 260 das
Reservoir 234 zu der Atmosphäre über einen gewundenen Weg 262,
der in einem Oberseitendeckel 218 des Gehäuses 210 festgelegt
ist. Der gewundene Weg 262 kann irgendeine geeignete Konfiguration
oder Geometrie aufweisen, die die Feuchtigkeits- und Dampfübertragungsrate (Moisture
and Vapor Transfer Rate: MVTR), die Rate, mit welcher Feuchtigkeit
und Dampf durch Materialien dringt, reduziert oder minimiert, und
die Rate, mit der die Tinte 220 durch Permeation und/oder
Verdampfung verloren geht, verringert wird. Der Oberseitendeckel 218 kann
in dichtender Weise mit dem Gehäuse 210 verbunden
sein, beispielsweise durch Schweißen, um vor einer ungewünschten
Leckage der Tinte 220 zu schützen. Das Entlüftungsloch 260 und
der gewundene Weg 262 stellen ebenso einen Schutz gegen
unerwünschte
Leckage der Tinte 220 aus dem Tintenbehälter 200 dadurch bereit,
dass es ermöglicht
wird, dass atmosphärischer
Druck einwirkt, um eine mögliche
Leckage aufgrund von Umweltänderungen
wie etwa Höhe
und Temperatur zu reduzieren. Der gewundene Weg 262 stellt
ein zusätzliches
Aufnahmevolumen bereit, während
ein Widerstand für
einkommenden Luftfluss und verringerte Verdampfungsverluste bereitgestellt
werden.
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In
der zweiten beispielhaften Ausführung dienen
das Kapillarelement 230 und der Docht 240 demselben
Zweck wie vorstehend beschrieben.
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6 bis 10 zeigen
verschiedene beispielhafte Ausführungen
eines Dochtes, die mit einem Tintenbehälter gemäß dieser Erfindung verwendet
werden können.
Wenngleich verschiedene Beispiele durch diese Ausführungen
bereitgestellt werden, sind diese nicht erschöpfend. Verschiedene weitere
Materialien und/oder Konfigurationen für einen Docht können gemäß dieser
Erfindung verwendet werden. Irgendeines der Materialien, die in
den US-Patenten 5,971,531, 5,959,425, 5,491,501 und 5,420,625 für Dietl
et al., US-Patente Nummern: 5,786,834, 5,563,643, 5,486,855 und
5,233,369 für Carlotta
et al., US-Patente Nummern: 5,898,449 und 5,696,546 für Narang
et al., US-Patente 5,742,312 und 5,289,212 für Carlotta, US-Patent Nr. 5,479,968 für Sanchez
et al. und US-Patent Nr. 5,657,065 für Lin offenbart sind, können für den Docht
verwendet werden. Weiterhin kann der Docht ein Filter sein, wie dasjenige,
das in US-Patent 6,464,347 für
Kneezel et al. offenbart ist.
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6 zeigt
einen Docht 340 aus verfilztem Schaum hoher Dichte, der
sich teilweise über
eine Aussparung 350 hinaus in den Behälter des Tintenbehälters 300 erstreckt.
Der verfilzte Schaum hoher Dichte kann aus irgendeinem passenden
Material sein, entweder bekannt oder nachträglich entwickelt, wie etwa
verdichteter Filz, Polyurethanschaum, gepresste, natürliche oder
synthetische Fasern und diejenigen, die in den aufgenommenen Referenzen
beschrieben sind.
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7 zeigt
einen Docht 440 aus vielfach absorbierendem Material, der
sich nicht wesentlich über eine
Aussparung 450 hinaus in den Behälter des Tintenbehälters 400 erstreckt.
Das vielfach absorbierende Material des Dochtes 440 kann
aus irgendeinem passenden Material bestehen, entweder bekannt oder
später
entwickelt wie etwa diejenigen, die in den aufgenommenen Referenzen
beschrieben sind.
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8 zeigt
einen filternden Docht 540, der sich nicht wesentlich über eine
Aussparung 550 in den Behälter des Tintenbehälters 500 hinaus
erstreckt. Der Docht 540 kann beispielsweise ein metallisches
Mikrosieb umfassen. Alternativ kann das filternde Material des Dochtes 540 irgendein
geeignetes Material sein, entweder bekannt oder später ent wickelt,
wie etwa Gore-Tex®, verwobene Fasern, rostfreies
Stahlnetz, verdichteter Schaum, gebündelte Monofasern, gesintertes,
pulverisiertes Polyethylen hoher Dichte oder Polypropylen, und diejenigen, die
in den aufgenommenen Referenzen beschrieben sind.
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9 zeigt
einen Docht 640, der ein filterndes Material 642 und
einen verfilzten Schaum hoher Dichte 644 umfasst, der zwischen
dem filternden Material 642 und dem Behälter des Tintenbehälters 600 angeordnet
ist und sich teilweise über
eine Aussparung 650 in den Behälter hineinstreckt.
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10 zeigt
einen Docht 740, der eine gepresste Mikroporenstruktur
umfasst. Der Docht 740 kann integral mit dem Gehäuse des
Tintenbehälters 700 ausgebildet
sein. In einem solchen Fall kann die Mikroporenstruktur aus irgendeinem
passenden Material für
den Tintenbehälter 700 geformt
sein, entweder bekannt oder später
entwickelt wie etwa Polyethylen, Polypropylen, Teflon®, und
diejenigen, die in den aufgenommenen Referenzen beschrieben sind. Alternativ
dazu kann der Docht 740 getrennt ausgebildet werden und
an dem Gehäuse
beispielsweise durch Schweißen,
Drücken
oder Wärmepunkten
angebracht werden. In einem derartigen Fall kann die Mikroporenstruktur
aus weiteren Materialien gepresst werden, die nicht für den Tintenbehälter 700 geeignet
sein könnten,
wie etwa Polyurethanschäume
und Metalle.
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11 und 12 zeigen
eine achte beispielhafte Ausführungsform
eines Tintenbehälters 800 gemäß dieser
Erfindung. Der Tintenbehälter 800 umfasst
ein Gehäuse 810,
das eine interne Kammer 820 für Tinte festlegt. Ein Kapillarelement 830 ist
in Fluidverbindung mit der Kammer 820 und mit der Atmosphäre. Das
Kapillarelement 830 wird durch einen gewundenen Kanal oder
Rille 832 festgelegt, die in einer Seitenwand 812 des
Gehäuses 810 ausgebildet
ist. Ein Ende des Kanals 832 ist in Fluidverbindung mit
der Kammer 820 und das andere ist in Fluidverbindung mit
der Atmosphäre.
Wie in 12 gezeigt, ist ein Deckel 834 über dem
Kanal 832 angeordnet. Der Deckel 834 kann beispielsweise
eine Metallfolie oder ein Plastikfilm wie Mylar oder Polyethylen
sein.