DE69421455T2

DE69421455T2 - Tintenstrahlschreiber mit hydrophober Barriere zur Tintenlecküberwachung

Info

Publication number: DE69421455T2
Application number: DE69421455T
Authority: DE
Inventors: Marc A. Baldwin; Ella M. Duyck; Lawrence R. Plotkin
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 2000-02-17
Anticipated expiration: 2014-06-18
Also published as: EP0631875A2; JPH07125241A; DE69421455D1; JP3422565B2; EP0631875A3; US5600358A; EP0631875B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tintenstifte für Tintenstrahldrucker und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Steuern des Tintenleckens aus dem Behälter eines Tintenstiftes.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Tintenstrahldrucker haben sich als zuverlässige und effiziente Druckvorrichtungen etabliert. Typischerweise verwendet ein Tintenstrahldrucker einen Druckkopf, der relativ zu einer Druckoberfläche bewegt wird. Ein Steuersystem aktiviert den bewegbaren Druckkopf bei den geeigneten Positionen, was bewirkt, daß der Druckkopf Tintentropfen auf die Druckoberfläche ausstößt oder spritzt, um gewünschte Bilder und Zeichen zu bilden. Derartige Drucker umfassen typischerweise einen Tintenstift, der als ein Behälter zum Speichern von Tinte dient, und der eine Einrichtung zum Zuführen von Tinte, wie erforderlich, zu dem Druckkopf vorsieht.
Es gibt zwei üblicherweise verwendete Systeme zum Ausstoßen von Tinte aus einem Druckkopf. Das erste ist ein Thermoblasensystem und das zweite ist ein piezoelektrisches System. Ein Druckkopf, der eines der beiden Systeme verwendet, umfaßt typischerweise eine Mehrzahl von Öffnungen, wobei jede Öffnung eine zugeordnete Kammer aufweist. Beim Betrieb wird Tinte über einen Einlaß zu der Kammer zugeführt. Bei der Aktivierung wird die Tinte von der Kammer durch die Öffnung und auf die Druckoberfläche gezwungen oder gespritzt. Bei den Thermoblasentypdruckköpfen wird die Tinte in der Kammer typischerweise durch einen Dünnfilmwiderstand geheizt oder verdampft. Die sehr schnelle Ausdehnung, die aus der Verdampfung der Tinte resultiert, zwingt eine Tintenmenge von der Kammer durch die Öffnung. Bei den Druckköpfen des piezoelektrischen Typs erzeugt ein piezoelektrisches Element eine Druckwelle innerhalb der Kammer, die eine Tintenmenge durch die Öffnung ausstößt.
Obwohl sowohl die Thermoblasendruckköpfe als auch die piezoelektrischen Druckköpfe eine zuverlässige und effiziente Einrichtung zum Spritzen von Tinte aus einer Öffnung vorsehen, besitzen beide Druckkopftypen allgemein keine Vorrichtung, um den freien Fluß von Tinte durch die Öffnung zu verhindern, wenn der Druckkopf nicht aktiviert ist. Wenn dies auftritt, kann Tinte durch den Druckkopf nicht steuerbar lecken oder auslaufen. Typische Drucker sind mit Auffangbecken versehen, um die Tinte aufzufangen und zu enthalten, die aus dem Druckkopf tropft. Dies hilft zu verhindern, daß die Tinte den Drucker beschädigt. Die Tinte kann jedoch auf die Druckoberfläche tropfen, um einen nicht erwünschten Tintenfleck zu erzeugen. Zusätzlich kann sich leckende Tinte auf dem Druckkopf aufbauen und den ordnungsgemäßen Betrieb des Druckkopfes beeinträchtigen. In jedem Fall muß ein leckender Tintenstift üblicherweise weggeworfen und ersetzt werden.
Um diese Probleme zu lindern, führen viele Tintenstrahldrucker Tinte von dem Tintenstift zu dem Druckkopf mit einem leichten Unterdruck oder Gegendruck zu. Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck positiver Gegendruck verwendet, um sich auf einen Druck innerhalb eines Tintenstiftes zu beziehen, der niedriger als der Umgebungsdruck ist, der die Druckkopföffnung umgibt.
Um effektiv zu sein, muß der Gegendruck innerhalb eines gewünschten Betriebsbereichs gehalten werden. D. h. der Gegendruck muß ausreichend groß sein, um den nicht gewünschten freien Fluß von Tinte durch die Öffnung zu verhindern. Der Gegendruck muß gleichzeitig ausreichend klein sein, so daß der Druckkopf, wenn derselbe aktiviert wird, den Gegendruck überwinden kann, und Tinte auf eine gleichmäßige und vorhersagbare Art und Weise ausstoßen kann. Um diese Beschränkungen zu erfüllen und um einen optimalen Betrieb des Tintenstrahldruckers vorzusehen, sollte ein ziemlich konstanter und vorhersagbarer Gegendruck beibehalten werden.
Der Gegendruck eines Tintenstiftes wird durch Änderungen entweder des Umgebungsdrucks oder des inneren Drucks beeinflußt. Wenn beispielsweise ein Tintenstift einer Steigerung der Höhenlage ausgesetzt wird, wie z. B. während des Transports an Bord eines Luftfahrzeugs, kann der Umgebungsdruck wesentlich abnehmen. Wenn der Gegendruck des Tintenstiftes nicht dementsprechend zunimmt, kann der Umgebungsdruckpegel unter denselben des Gegendrucks fallen, und es ist wahrscheinlich, daß Tinte aus dem Tintenkopf leckt. Sowie Tinte aus dem Tintenbehälter entleert wird, wird zusätzlich der Gegendruck innerhalb des Tintenstiftes dazu tendieren, zuzunehmen. Ohne eine Vorrichtung, um dies zu kompensieren, kann der Gegendruck den Betriebsbereich des Druckkopfes überschreiten, und der Tintenstift wird funktionsunfähig. Temperaturvariationen können bewirken, daß sich Tinte und Luft innerhalb des Tintenstiftes zusammenziehen oder ausdehnen, wodurch der Gegendruck beeinflußt wird. Alle diese Faktoren müssen berücksichtigt werden, um einen gleichmäßigen problemfreien Betrieb des Tintenstrahldruckers sicherzustellen.
Ein Tintenstifttyp verwendet eine ausdehnbare Blase in Verbindung mit einer Entlüftung, um den ordnungsgemäßen Gegendruck innerhalb eines Tintenstiftes beizubehalten. Die ausdehnbare Blase ist innerhalb des Behälters positioniert und konfiguriert, um sich ansprechend auf eine Entleerung der Tinte aus dem Behälter, Druckveränderungen, Temperaturvariationen oder dergleichen auszudehnen oder zusammenzuziehen. Typischerweise wird die Blase mit einer Feder oder einer ähnlichen Vorrichtung vorgespannt, die einer Ausdehnung der Blase widersteht. Dieser Widerstand trägt dazu bei, einen Gegendruck innerhalb des Behälters beizubehalten.
In Verbindung mit der ausdehnbaren Blase enthalten einige Stifte eine Entlüftung. Die Entlüftung ist typischerweise konfiguriert, um selektiv den Eintritt von Atmosphärenluft in den Tintenbehälter zu ermöglichen, wenn der Gegendruck einen nicht erwünschten Pegel erreicht. Das Eindringen von Luft durch die Entlüftung verringert den Gegendruck. Auf diese Art und Weise dient die vorgespannte ausdehnbare Blase dazu, um den notwendigen Gegendruck zu erzeugen, und das gesteuerte Eindringen von Luft durch die Entlüftung verhindert, daß der Gegendruck den gewünschten Bereich überschreitet.
In der EP-A-0508125 ist ein Tintenzuführsystem für einen Tintenstrahldrucker offenbart. Das System umfaßt ein Flüssigabteil und eine hydrophobe (wasserabweisende) Membran, die zwischen dem Flüssigkeitsabteil und der Umgebung angebracht ist. Die Membran ermöglicht es, daß Umgebungsluft in die Flüssigkeit sprudelt, während dieselbe verhindert, daß Flüssigkeit in die entgegengesetzte Richtung durch die Membran fließt. Das Flüssigkeitsabteil befindet sich in einer gasförmigen Kommunikation mit mindestens einer Tintenkammer, und als ein Resultat wird ein Gegendruck in der Tintenkammer durch den Fluß von Luft durch die Membran geregelt.
Die Kombination einer ausdehnbaren Blase und einer Entlüftung hat sich als eine effiziente und effektive Vorrichtung zum Erzeugen und Beibehalten des gewünschten Gegendrucks innerhalb des Behälters eines Tintenstiftes erwiesen. Unter extremen Umweltbedingungen oder bei dem Fall eines Versagens der ausdehnbaren Blase oder eines Bruchs der Unversehrtheit des Tintenbehälters ist es manchmal möglich, daß der Gegendruck innerhalb des Tintenbehälters unter den gewünschten Bereich fällt. Bei einigen Fällen können derartige Bedingun gen sogar einen negativen Gegendruck innerhalb des Tintenbehälters (d. h. einen Druck innerhalb des Behälters, der höher als der Umgebungsdruck ist) erzeugen.
Wenn dies auftritt, ist es möglich, daß die Tinte aus dem Behälter gezwungen wird. Tinte, die aus dem Behälter gezwungen wird, wird typischerweise durch entweder den Druckkopf oder die Entlüftung austreten. Wie im Vorhergehenden erörtert, sind Drucker typischerweise ausgerüstet, um eine Beschädigung durch Tinte zu minimieren, die durch den Druckkopf leckt. Auf der anderen Seite kann Tinte, die durch die Entlüftung leckt, katastrophale Konsequenzen haben.
Bei einigen Druckerkonfigurationen ist kein Auffangbecken vorgesehen, um Tinte aufzufangen, die aus der Entlüftung leckt. Außerdem kann bei der gegebenen üblichen Position der Entlüftung Tinte, die aus der Entlüftung tropft, direkt auf freigelegten elektrischen Schaltungen und elektrischen Kontakten landen. Wenn dies auftritt, kann der Drucker ernst beschädigt werden.
In der EP-A-0529880 ist ein ausrichtungsempfindliches Ventil für einen Tintenstrahlstift offenbart. Das Ventil ist mit einem Blasengenerator betreibbar, der einen beschränkten Fluß von Luftblasen in einen Behälter eines Tintenstrahlstiftes vorsieht, um einen übermäßigen Gegendruck in dem Stift zu erleichtern. Das Ventil umfaßt eine Kammer, die mit einer Betriebsflüssigkeit versehen ist, die das Ventil bei einem Fall schließt, bei dem der Stift aus einer aufrechten Ausrichtung gekippt wird. Die Flüssigkeit befindet sich in einer Kommunikation mit der Umgebungsluft und bildet zusammen mit einem Einlaßdurchgang den Blasengenerator. Eine hydrophobe (wasserabweisende) luftporöse Entlüftung, die zwischen der Kammer und dem Behälter positioniert ist, ist zum Erlauben des Durchgangs von Luftblasen von der Kammer und in den Behälter, während der Fluß der Betriebsflüssigkeit verhindert wird, vorgesehen.
Die US-A-5010354 beschreibt einen Tintenstrahlstift, bei dem ein Behälter freie Tinte enthält, und der Gegendruck in dem Behälter wird über umweltbedingte Abweichungen hinweg durch ein Kapillarelement in einer Kammer beibehalten. Ein Blasengenerator erlaubt es, daß Luft in den Behälter eingeführt wird. In einem Luftdurchgang, der von der Umgebungsluft geführt ist, befindet sich ein Tintenfilterschaum, um sicherzustellen, daß keine Tinte ausleckt.
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Tintenstift mit einer Vorrichtung zum Steuern des Tintenleckens aus einem Stift, ohne die Funktion und den Betrieb des Tintenstiftes zu beeinflussen, zu schaffen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Steuern des Tintenleckens aus einem Tintenstift zu schaffen, die ohne weiteres und kostengünstig herzustellen ist und wenig komplizierte Teile aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Tintenstift für einen Tintenstrahldrucker gemäß Anspruch 1 im Folgenden geschaffen.
Ein Behälter ist mit einer Entlüftung, wie z. B. einem "Blasengenerator", versehen, um den Eintritt von Luft in den Behälter zu ermöglichen. Eine hydrophobe Membran, die den Fluß von Tinte blockiert und den Fluß von Luft ermöglicht, ist in der Entlüftung positioniert, um zu verhindern, daß Tinte aus dem Behälter durch die Entlüftung fließt.
Andere Ziele und Aspekte der Erfindung werden Fachleuten aus der detaillierten Beschreibung der Erfindung offensichtlich werden, die mittels Beispielen und nicht als eine Begrenzung der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine untere perspektivische Teilexplosionsansicht eines Tintenstiftes gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Unteransicht des Tintenstiftes von Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 vorgenommen ist.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts von Fig. 3, die die hydrophobe Entlüftung zeigt.

Beschreibung des dargestellten Ausführungsbeispiels

Ein Tintenstift gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 als Bezugsziffer 10 dargestellt. Der Tintenstift 10 weist einen Behälter 12 zum Speichern eines Tintenvorrats 14 auf. Der Behälter befindet sich in einer Fluidkommunikation mit einem Druckkopf 16, der Tintentropfen auf eine Druckoberfläche ausstößt, um Zeichen und Bilder zu erzeugen. Die Tinte innerhalb des Behälters ist einem Anfangsgegendruck ausgesetzt, um zu verhindern, daß Tinte durch den Druckkopf ausläuft.
Der Anfangsgegendruck wird unter Zuhilfenahme einer vorgespannten ausdehnbaren Blase (nicht gezeigt) erzeugt und beibehalten, die innerhalb des Tintenbehälters positioniert ist. Eine beliebige Anzahl von bekannten ausdehnbaren Blasenstrukturen kann verwendet werden, solange die ausdehnbare Blase auf Umweltänderungen, die Entleerung der Tinte aus dem Behälter oder dergleichen ansprechen kann, um das Regulieren des Gegendrucks innerhalb des Behälters zu unterstützen. Der Behälter 12 ist mit einem Blasengenerator 18 versehen, der es ermöglicht, daß Luft in den Behälter auf eine gesteuerte Art und Weise eintritt, um den Gegendruck innerhalb des Behälters zu regeln. Eine hydrophobe Membran 19 ist in dem Wege des Blasengenerators positioniert. Die hydrophobe Membran 19 ermöglicht den Durchgang von Luft und blockiert den Durchgang von Tinte. Auf diese Art und Weise verhindert die hydrophobe Membran das Tintenlecken aus dem Tintenstift durch den Blasengenerator, während dieselbe den freien Fluß von Luft ermöglicht, der für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Blasengenerators notwendig ist.
Wie es am besten in Fig. 3 gezeigt ist, besteht der dargestellte Blasengenerator 18 aus einem rohrförmigen Vorsprung 22, der in der unteren Wand des Behälters gebildet ist. Ein Ende 21 des Vorsprungs 22 erstreckt sich in den Behälter, wobei derselbe dort offen ist, um es zu ermöglichen, daß Tinte in den Vorsprung eindringt. Das andere Ende 23 des Vorsprungs 22 ist gegenüber einem Einlaßlabyrinth 30 offen, durch das Luft in den Vorsprung eintreten kann. Eine Kugel 24 ist konzentrisch innerhalb des Vorsprungs 22 angebracht, um das erste Ende 21 von dem zweiten Ende 23 zu trennen. Der äußere Durchmesser der Kugel 24 ist kleiner als der innere Durchmesser des Vorsprungs 22 derart, daß die Kugel und der Vorsprung eine ringförmige Öffnung 20 definieren. Eine Mehrzahl von erhabenen Rippen 25 auf der Innenseite des zylindrischen Vorsprungs 22 nehmen die Kugel 24 in Angriff, um dieselbe in Position innerhalb des Vorsprungs beizubehalten.
Normalerweise wird eine Tintenmenge innerhalb der ringförmigen Öffnung 20 gefangen, um das Eindringen von Luft durch den Blasengenerator zu verhindern. Die Tinte, die innerhalb der Öffnung 20 gefangen ist, wird von dem Behälter zugeführt. In der normalen Ausrichtung desselben wird der Vorsprung 22 in die Tinte so lange eingetaucht, bis der Behälter nahezu entleert ist. Dies ermöglicht es, daß eine Tintenmenge von dem Behälter in den Vorsprung eindringt, um die Öffnung zu verschließen. Bei anderen Ausrichtungen, oder wenn der Tintenbehälter nahezu entleert ist, dient die Kugel 24 als ein Kapillarbauglied, um eine Tintenmenge innerhalb des Vorsprungs 22 beizubehalten. Als ein Resultat wird, selbst wenn der Tintenstift derart ausgerichtet ist, daß der Vorsprung nicht in die Behältertinte eingetaucht wird, eine Tintenmenge innerhalb des Vorsprungs 22 gefangen, um die Öffnung 20 zu verschließen.
Aufgrund der gekrümmten Oberfläche der Kugel 24 ist der Zwischenraum zwischen der äußeren Oberfläche der Kugel und der inneren Wand des Vorsprungs an der Öffnung 20 am kleinsten und nimmt zu, sowie der Abstand von der Öffnung zunimmt. Diese Geometrie, die mit der Kapillarität der Tinte gekoppelt ist, drückt die gefangene Tintenmenge konstant hin zu der Öffnung - dem kleinsten Abschnitt des Zwischenraums - um einen robusten Verschluß vorzusehen.
Wenn jedoch der Gegendruck innerhalb des Stiftes einen speziellen Pegel überschreitet, werden die Kapillarkräfte, die die Tinte innerhalb des ringförmigen Zwischenraumes halten, durch den Druckgradienten quer zu dem Blasengenerator überwunden, und es wird ermöglicht, daß Luft durch die gefangene Tinte sprudelt, um dadurch den Gegendruck abzusenken. Der spezielle Gegendruckpegel, bei dem ein beliebiger gegebener Blasengenerator Luft aufnehmen wird, ist eine Funktion des Materials, aus dem der Vorsprung und die Kugel bestehen, der Größe und der Geometrie der ringförmigen Öffnung, der Viskosität und der Oberflächenspannung der Tinte und anderer ähnlicher Faktoren. Diese Faktoren sind typischerweise derart ausgewählt, daß der Blasengenerator verhindert, daß der Gegendruck innerhalb des Behälters den Betriebsbereich des Tintenstiftes überschreitet.
Um zu verhindern, daß die gefangene Tintenmenge als ein Resultat einer verlängerten Aussetzung gegenüber der Atmosphäre austrocknet oder sich verfestigt, ist der Blasengenerator mit einem Einlaßlabyrinth 30 versehen, das als eine Dampfbarriere dient. Das Einlaßlabyrinth 30, das am besten in den Fig. 1 und 2 sichtbar ist, ist ein Weg, durch den sich die Umgebungsluft bewegen muß, bevor diesselbe die gefangene Tinte kontaktiert. Das nahe Ende 31 des Labyrinths öffnet sich zu dem Vorsprung und das ferne Ende 33 ist mit der hydrophoben Membran 19 bedeckt und gegenüber der Umgebungsluft durch das Loch 36 offen. Die Länge des Labyrinths ist sowohl gegenüber der Umgebung als auch dem Behälter verschlossen. Als ein Resultat variiert die Feuchtigkeit innerhalb des Labyrinths entlang der Länge desselben von etwa 100 % an dem nahen Ende 31 zu etwa der Umgebung an dem fernen Ende 33. Dieser Feuchtigkeitsgradient dient dazu, um die gefangene Tinte vor einem direkten Kontakt mit der Umgebungsluft abzuschirmen, und um zu verhindern, daß die gefangene Tinte austrocknet oder sich verfestigt.
Das Einlaßlabyrinth 30 dient ferner als ein Überlaufbehälter. Wenn der Tintenstift gegenüber einer extremen Umweltänderung ausgesetzt ist, oder wenn die ausdehnbare Blase versagt, was bewirkt, daß der Gegendruck innerhalb des Behälters unter den notwendigen Pegel abfällt, kann die Tinte, um zu verhindern, daß die Tinte durch die ringförmige Öffnung 20 leckt, aus dem Behälter über den Blasengenerator austreten und in das Einlaßlabyrinth 30 eintreten. Die hydrophobe Membran 19 verhindert, daß die Tinte von dem Einlaßlabyrinth durch das Loch 36 leckt. Wenn die Bedingungen in den Normalzustand zurückkehren, kann anschließend die Tinte wieder in das Einlaßlabyrinth des Behälters eintreten.
Die hydrophobe Membran 19 besteht aus einem Material, das es ermöglicht, daß Luft durchläuft, daß jedoch den Fluß von Tinte blockiert. Auf diese Art und Weise verhindert die hydrophobe Membran 19, daß jegliche Tinte, die in das Einlaßlabyrinth 30 durch den Blasengenerator 18 eintritt, aus dem Tintenstift leckt. Gleichzeitig ermöglicht die hydrophobe Membran 19 den Fluß von Luft durch das Loch 36 zu dem Blasengenerator 18, um den ordnungsgemäßen Betrieb desselben sicherzustellen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat sich ein Material, das unter der Bezeichnung Pall Flex (eingetragene Marke) Jo1426 W verkauft wird, als eine zufriedenstellende hydrophobe Membran herausgestellt. Es können jedoch auch andere Materialien funktionieren. Ein geeignetes Material sollte einen adäquaten Fluß von Luft ermöglichen, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Blasengenerators sicherzustellen. Gleichzeitig muß das hydrophobe Material den Fluß von Tinte blockieren, um zu verhindern, daß Tinte aus dem Stift durch den Blasengenerator leckt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ermöglicht das Material vorzugsweise den Fluß von Luft durch das Loch 36 mit einer Rate von etwa 5,5 ccm pro Minute pro Quadratmillimeter mit einem Druckabfall von weniger als etwa 1,3 cm Wassersäule. Das Material blockiert bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ferner vorzugsweise den Fluß von Tinte bis zu einem Druck von mindestens etwa 51 cm Wassersäule.
Zusätzlich ermöglicht das Material vorzugweise, daß Tinte ohne weiteres von der Oberfläche desselben entfernt wird. Diese Charakteristik trägt dazu bei, daß es möglich ist, daß Tinte innerhalb des Labyrinths über den Blasengenerator zu dem Behälter zurückkehrt, wenn der ordnungsgemäße Gegendruck wieder hergestellt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es vorzuziehen, daß die Tinte von der Membran mit einem Druck von weniger als etwa 20,4 cm Wassersäule entfernt wird. Es ist ferner vorzuziehen, daß das Material der Absorption und Sättigung von Tinte widersteht. Wenn ansonsten der Gegendruck wiederhergestellt wird, kann es möglich sein, daß das Material den freien Fluß von Luft nicht ermöglicht, der notwendig ist, damit der Blasengenerator ordnungsgemäß funktioniert.
Wie in Fig. 1, 2 und 3 sichtbar, ist das Einlaßlabyrinth in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Rinne 32, die direkt in die äußere Oberfläche des Behälters 12 geformt ist. Die exakten Abmessungen der Rinne sind derart ausgewählt, um sicherzustellen, daß ein adäquater Feuchtigkeitsgradient verhindert, daß der Flüssigkeitsverschluß des Blasengenerators austrocknet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Rinne etwa 0,64 mm tief und etwa 0,64 mm breit. Eine Abdeckung 34 ist an der äußeren Oberfläche des Behälters über der Rinne 32 befestigt, um die Länge der Rinne zu verschließen. Ein Loch 36, das dem fernen Ende der Rinne 32 entspricht, ist in der Abdeckung 34 vorgesehen, um es zu ermöglichen, daß Luft in die Rinne eintritt. Die hydrophobe Membran 19 ist an der Innenseite der Abdeckung 34 über dem Loch 36 befestigt.
Um die hydrophobe Membran aufzunehmen, ist das ferne Ende der Rinne mit einer Quelle 41 versehen. Um einen guten Verschluß um die Quelle sicherzustellen, wenn die Abdeckung befestigt ist, ist es vorzuziehen, daß die Quelle größer als der Durchmesser des hydrophoben Materials derart ist, daß das hydrophobe Material nicht die Kanten der Rinne kontaktiert. Die drei Tragesäulen 44 sind in der Quelle 42 gebildet, um die Weite der Abdeckung 34 und die hydrophobe Membran über der Quelle zu tragen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die hydrophobe Membran an der Unterseite der Abdeckung durch Wärmefügen befestigt. Das bedeutet, daß die hydrophobe Membran in ihrer Position benachbart zu der Abdeckung positioniert wird, und daß ein geheiztes Element in einen Kontakt mit dem hydrophoben Material gebracht wird. Dies bewirkt, daß die Abdeckung, die vorzugsweise aus Polysulfon besteht, schmilzt und mit der hydrophoben Membran verschmilzt. Vorzugsweise wird die Verbindung zwischen dem hydrophoben Material und der Abdeckung an dem Umfang der hydrophoben Membran gebildet. Dies maximiert den Bereich der hydrophoben Membran, durch den Luft laufen kann.
Bei einem bevorzugten Verfahren des Befestigens der hydro phoben Membran an der Abdeckung ist das geheizte Element mit einem erhabenen Grat versehen, der dem gewünschten Umriß der hydrophoben Membran entspricht. Ein Streifen von hydrophobem Material wird über einer Abdeckung plaziert, und das geheizte Element wird in einen Kontakt gebracht. Sowie Druck angelegt wird, schneidet der Grat des geheizten Elements gleichzeitig das hydrophobe Material, um die hydrophobe Membran zu bilden, und wärmefügt den Umfang der hydrophoben Membran an die Abdeckung.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Abdeckung an dem Behälterkörper durch Ultraschallschweißen befestigt. Eine erhabene Rippe 40, die die Rinne (lediglich in Fig. 4 sichtbar) umgibt, dient als ein Energierichter, um den Schweißprozeß zu erleichtern und die Rinne zu verschließen. Die Abdeckung ist über der Rinne mittels Ausrichtungsstiften 46 positioniert. Sobald sich dieselbe an Ort und Stelle befindet, wird ein Ultraschallschweißhorn in einen Kontakt mit der Abdeckung gebracht. Die Schweißvorrichtung bewirkt dann, daß die Abdeckung mit Ultraschallfrequenzen (typischerweise 20 kHz oder 40 kHz) vibriert, während gleichzeitig ein Druck an die Abdeckung angelegt wird. Die Hochfrequenzvibrationen erzeugen ausreichend Reibung, um zu bewirken, daß die erhabene Rippe 40 und der Abschnitt der Abdeckung, der sich in einem Kontakt mit der erhabenen Rippe befindet, schmelzen. Der Druck, der angelegt ist, bewirkt, daß die Rippe abflacht und mit der Abdeckung verschmilzt, wodurch die Teile miteinander "verschweißt" werden. Wie es in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist, können die Tragesäulen durch die Membran schmelzen und sich direkt mit der Abdeckung während des Ultraschallschweißprozesses verschmelzen.
Diese detaillierte Beschreibung ist lediglich für Zwecke der Darstellung von Beispielen der vorliegenden Erfindung dargelegt und sollte nicht als den Schutzbereich derselben auf jegliche Art und Weise begrenzend betrachtet werden. Klarerweise können zahlreiche Hinzufügungen, Ersetzungen und ande re Modifikationen an der Erfindung durchgeführt werden, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Ein Tintenstift (10) für einen Tintenstrahldrucker, mit folgenden Merkmalen:

einem Behälter (12) zum Halten eines Tintenvorrats (14);

einer Entlüftung (18) in dem Behälter (12) zum selektiven Einlassen von Umgebungsluft in den Behälter (12), um einen Gegendruck innerhalb des Behälters (12) innerhalb eines Betriebsbereichs für den Tintenstift (10) beizubehalten, der es ermöglicht, daß der Tintenstift die Tinte ausstößt, während derselbe einen freien Fluß der Tinte aus dem Tintenstift verhindert, wobei die Entlüftung (18) einen Blasengenerator aufweist, der eine Tintenmenge innerhalb der Entlüftung durch Kapillarkräfte einfängt, wobei die eingefangene Tintenmenge die Entlüftung (18) verschließt, wenn der Gegendruck innerhalb des Betriebsbereichs liegt, und der es ermöglicht, daß die Umgebungsluft durch die eingefangene Tintenmenge und in den Behälter (12) sprudelt, wenn der Gegendruck den Betriebsbereich überschreitet, um dadurch den Gegendruck abzusenken;

einem Einlaßlabyrinth (30), daß mit der Entlüftung gekoppelt ist; und

einer wasserabweisenden Membran (19), die mit dem Einlaßlabyrinth (30) gekoppelt ist, wobei die wasserabweisende Membran (19) den Durchgang von Luft zu dem Einlaßlabyrinth ermöglicht und den Durchgang von Tinte von dem Einlaßlabyrinth blockiert.

2. Ein Tintenstift (10) gemäß Anspruch 1, bei dem der Bla sengenerator ein Kapillarbauglied (24) aufweist, das innerhalb der Entlüftung positioniert ist, um die eingefangene Tintenmenge innerhalb einer Öffnung (10) einzufangen, um die Entlüftung zu verschließen, wenn der Gegendruck innerhalb des Behälters (12) innerhalb des Betriebsbereichs liegt.

3. Ein Tintenstift (10) gemäß Anspruch 2, bei dem die Öffnung (20) durch einen rohrförmigen Vorsprung (22) definiert ist, in dem das Kapillarbauglied (24) angeordnet ist.

4. Ein Tintenstift gemäß Anspruch 3, bei dem sich das erste Ende in einer Fluidkommunikation mit dem Vorsprung befindet, wobei das Einlaßlabyrinth (30) ein Behältervolumen für Tinte vorsieht, die durch den Blasengenerator fließt, wenn der Gegendruck in dem Behälter unter den Betriebsbereich fällt; und die wasserabweisende Membran den Durchgang von Luft durch das zweite Ende und in das Einlaßlabyrinth (30) ermöglicht und den Durchgang der Tinte durch das zweite Ende blockiert, um zu verhindern, daß Tinte aus dem Einlaßlabyrinth durch das zweite Ende entweicht.

5. Ein Tintenstift gemäß Anspruch 3 oder 4, bei dem das Kapillarbauglied (24) eine Kugel ist, die konzentrisch innerhalb des Vorsprungs (22) angeordnet ist, um die Öffnung (20) zu bilden.

6. Ein Tintenstift gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die wasserabweisende Membran (19) den Durchgang von Luft mit einer Rate von etwa 5,5 ccm pro Minute pro Quadratmillimeter mit einem Druckabfall von weniger als etwa 1,3 cm Wassersäule ermöglicht.

7. Ein Tintenstift gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die wasserabweisende Membran den Fluß von Tinte bis zu einem Druck von etwa 51 cm Wassersäule verhindert.

8. Ein Tintenstift gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, bei dem Tinte von der Oberfläche der wasserabweisenden Membran entfernt wird, wenn dieselbe einem Druck von weniger als etwa 20,4 cm Wassersäule ausgesetzt ist.

9. Ein Tintenstift gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, der ferner folgende Merkmale aufweist:

eine ausdehnbare Blase innerhalb des Behälters (12);

eine Feder, die die ausdehnbare Blase vorspannt, um einen Gegendruck innerhalb des Behälters (12) zu erzeugen.