ES2206666T3 - Contenedor para liquido a inyectar. - Google Patents
Contenedor para liquido a inyectar.Info
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Abstract
UN RECEPTACULO PARA RECIBIR UN LIQUIDO A EYECTAR QUE COMPRENDE UNA CAMARA DE ALOJAMIENTO DE UN MIEMBRO GENERADOR DE UNA PRESION NEGATIVA PARA RECIBIR UN MIEMBRO GENERADOR DE UNA PRESION NEGATIVA, TENIENDO DICHA CAMARA DE ALOJAMIENTO DEL MIEMBRO GENERADOR DE UNA PRESION NEGATIVA UN AGUJERO DE VENTILACION PARA ENTRAR EN COMUNICACION FLUIDA CON EL AIRE AMBIENTE Y UNA PORCION DE SUMINISTRO DE LIQUIDOS PARA SUMINISTRAR EL LIQUIDO A UNA CABEZA DE EYECCION DE LIQUIDOS; UNA CAMARA RECEPTORA DE LIQUIDOS HERMETICAMENTE CERRADA SUSTANCIALMENTE EXCEPTO POR UN CONDUCTO DE PASO DE COMUNICACION DE FLUIDOS A TRAVES DEL CUAL DICHA CAMARA RECEPTORA DE LIQUIDOS ENTRA EN COMUNICACION FLUIDA CON LA CAMARA DE ALOJAMIENTO DEL MIEMBRO GENERADOR DE UNA PRESION NEGATIVA; UNA SEPARACION PARA SEPARAR DICHA CAMARA DE ALOJAMIENTO DEL MIEMBRO GENERADOR DE UNA PRESION NEGATIVA DE DICHA CAMARA DE RECEPTORA DE LIQUIDOS, TENIENDO DICHA SEPARACION UN CONDUCTO DE PASO DE INTRODUCCION DEL AIRE AMBIENTE PARA INTRODUCIR EL AIRE AMBIENTE EN DICHA CAMARA RECEPTORA DE LIQUIDOS PROCEDENTE DE DICHA CAMARA DE ALOJAMIENTO DEL MIEMBRO GENERADOR DE UNA PRESION NEGATIVA, FORMANDO DICHO CONDUCTO DE PASO DE INTRODUCCION DEL AIRE AMBIENTE UNA PORCION GENERADORA DE UNA FUERZA CAPILAR, SATISFACIENDO LA FUERZA CAPILAR PRODUCIDA POR DICHA PORCION GENERADORA DE UNA FUERZA CAPILAR LO SIGUIENTE: H<H HS NDO LA FUERZA CAPILAR GENERADA POR LA PORCION GENERADORA DE UNA FUERZA CAPILAR ENTRE LA DENSIDAD PH} DEL LIQUIDO A EYECTAR MULTIPLICADO POR LA ACELERACION DE LA GRAVEDAD G (LA DIMENSION DE H ES LA DISTANCIA), ES DECIR, H= DE}PC/ PH}G, DONDE DE}PC ES LA FUERZA CAPILAR GENERADA; H ES UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL DE LA CABEZA ENTRE LA PORCION GENERADORA DE LA FUERZA CAPILAR Y EL PLANO DE LA CABEZA DE EYECCION DE LIQUIDOS INCLUIDOS LOS ORIFICIOS DE EYECCION; HS ES UNA FUERZA CAPILAR DEFINIDA DIVIDIENDO LA FUERZA CAPILAR GENERADA POR EL MIEMBRO GENERADOR DE UNA PRESION NEGATIVA ENTRE LA DENSIDAD PH} DEL LIQUIDO A EYECTAR MULTIPLICADO POR LA ACELERACION DE LA GRAVEDAD G (LA DIMENSION DE H ES LA DISTANCIAS), ES DECIR, HS= DE}PS/ PH}G, DONDE DE}PH ES LA FUERZA CAPILAR DEL MIEMBRO GENERADOR DE UNA PRESION NEGATIVA; HP ES UNA DIFERENCIA DE POTENCIAL DE LA CABEZA ENTRE LA INTERFAZ DE GASLIQUIDO DEL MIEMBRO GENERADOR DE UNA PRESION NEGATIVA Y LA PORCION GENERADORA DE UNA FUERZA CAPILAR; DE}H ES LA PERDIDA EN LA CABEZA DEFINIDA DIVIDIENDO UNA PERDIDA DE PRESION ENTRE EL CONDUCTO DE PASO DE COMUNICACION DE FLUIDOS Y LA ABERTURA DE SUMINISTRO DE LIQUIDOS A TRAVES DEL MIEMBRO GENERADOR DE UNA PRESION NEGATIVA ENTRE LA DENSIDAD PH} MULTIPLICADO POR LA ACELERACION DE LA GRAVEDAD G (LA DIMENSION DE DE}H ES LA DISTANCIA) ES DECIR, DE}H= DE}PE/ PH}G (DONDE DE}PE ES LA PERDIDA DE PRESION).
Description
Contenedor para líquido a inyectar.
La presente invención se refiere a un contenedor
destinado a recibir un líquido para la inyección del mismo, más
particularmente a un contenedor destinado a recibir un líquido
adecuado para contener tinta líquida o un líquido de proceso que se
puede utilizar con un aparato de impresión por chorros de tinta.
De modo general, se dispone en un contenedor de
tinta una abertura para el suministro de tinta destinada al
suministro de la tinta a un cabezal para la inyección por chorros de
tinta y una abertura de ventilación o de comunicación con el aire
para la introducción del volumen de aire correspondiente al consumo
de la tinta en dicho contenedor de tinta.
En un contenedor de tinta de este tipo, que tiene
dos aberturas, es deseable que la tinta pueda ser suministrada de
manera estable al cabezal para chorros de tinta sin discontinuidad
de la misma, que se impidan fugas de tinta por los cambios de
condiciones ambientales cuando no se lleva a cabo la operación de
impresión y que se puedan impedir fugas de la tinta en el
desprecintado, en el momento de cambiar el contenedor de tinta.
Una solicitud de patente que ha sido asignada a
la titular de la presente solicitud da a conocer un contenedor para
recibir tinta que tiene un espacio estanqueizado de forma
substancialmente hermética para recibir el líquido tal como tinta y
una cámara productora de presión negativa, dotada de un elemento
productor de presión negativa adyacente a aquella para conseguir los
objetivos mencionados.
La solicitud de patente es la Solicitud de
Patente Japonesa publicada Nº HEI- 7-125232, Patente
U.S.A. Nº 5.509.140, Solicitud de Patente Japonesa publicada Nº HEI-
7-68778 y similares.
Por ejemplo, la Solicitud de Patente Japonesa
publicada Nº HEI- 7-125232 da a conocer que la
distribución de la compresión se produce en la parte productora de
presión negativa por inserción del tubo de suministro de tinta en
una carga lateral del contenedor, de manera que la tinta del espacio
de estanqueización es consumida de manera apropiada.
La Solicitud de Patente Japonesa a inspección
pública Nº HEI- 7-125232 da a conocer un contenedor
de tinta que comprende un elemento productor de presión negativa que
recibe una cámara dotada de una comunicación con el aire y que
recibe el elemento productor de la presión negativa, y una cámara
que contiene líquido destinada a recibir de manera directa la tinta
a suministrar a la cámara receptora del elemento productor de la
presión negativa y en comunicación de fluido con la cámara receptora
del elemento productor de la presión negativa solamente a través de
una pequeña parte de comunicación dispuesta en una posición alejada
de la comunicación con el aire, por lo cual se estabiliza la
característica de la presión negativa y se incrementa la eficacia de
utilización de la tinta. La Patenta U.S.A. Nº 5.509.140 da a conocer
una estructura interna del contenedor receptor de la tinta que tiene
una estructura que favorece el intercambio
gas-líquido por el cual el intercambio
gas-líquido puede tener lugar de manera rápida, y la
zona de presión negativa estabilizada queda asegurada de manera
anticipada.
La Solicitud de Patente Japonesa a inspección
pública Nº HEI- 7-68778 da a conocer un contenedor
en el que el suministro de la tinta es efectuado en una parte
inferior o de fondo del contenedor receptor de la tinta, y en el que
se utiliza la invención que se da a conocer en la Patente U.S.A. Nº
5.509.140, y en el que se forma un rebaje de recogida temporal en la
parte del fondo.
Estas invenciones son utilizadas en productos
comercializados de la titular de la presente solicitud. Por otra
parte, la Solicitud de Modelo de Utilidad Japonés Nº SHO-
57-16385 da a conocer un suministro de tinta del
tipo de "alimentación de aves" (alimentación de pollos) que es
distinto de las invenciones indicadas anteriormente.
Recientemente, la demanda de aparatos de
impresión por chorros de tinta se ha incrementado, y también se ha
incrementado el deseo de impresión de alta velocidad y elevada
calidad.
La frecuencia de utilización de los aparatos de
impresión por chorros de tinta aumenta con el resultado del aumento
de la cantidad de tinta consumida, y por lo tanto, los contenedores
de tinta tienen que ser cambiados más a menudo, lo cual es engorroso
para el usuario. De acuerdo con ello, es deseable un contenedor de
tinta con una gran capacidad para reducir la frecuencia de cambio
del contenedor de la tinta.
Desde el punto de vista de elevada calidad de la
imagen, es deseable utilizar tinta que tenga una elevada tensión
superficial puesto que de este modo se puede evitar el efecto de
corrimiento de la tinta ("feathering") sobre el material de
impresión.
La presente invención está destinada a dar a
conocer una mejora adicional del contenedor de líquido.
En el caso de que las dimensiones del contenedor
sean grandes, la variación del estado de compresión del elemento que
produce presión negativa es grande, con el posible resultado de
tener un rendimiento reducido.
Por otra parte, se conoce la estructura mostrada
en la figura 22, en la que un elemento que tiene una fuerza capilar
superior a la del material absorbente está dispuesto entre el
material absorbente y la abertura de suministro. Una abertura (C) de
comunicación con la atmósfera está constituida en la pared superior
(B) del contenedor (A), y una abertura (E) para el suministro de la
tinta queda formada en la pared de fondo (D). Un elemento (F) de
celda abierta queda dispuesto en su interior (cámara única). La
totalidad del elemento (G) de contacto a presión se encuentra dentro
del contenedor (A) y cubre la abertura (E) de suministro de
tinta.
El elemento de contacto a presión es un elemento
poroso con una densidad superior a la del elemento poroso o de un
elemento de haz de fibras o similar (elemento de contacto a
presión), y es presionado por un tubo de suministro para suministrar
el líquido a los medios de impresión tales como un cabezal de
impresión por inyección de líquido. A efectos de permitir este
efecto, el elemento de contacto a presión tiene una cierta longitud
en la dirección de presión del tubo de suministro.
En este caso, el elemento poroso es presionado
tal como se muestra en la figura 22.
La Solicitud de Patente Japonesa a Inspección
Pública Nº HEI- 7-68778 da a conocer un contenedor
de tinta que tiene un elemento de contacto a presión y una abertura
de suministro de tinta dirigida hacia abajo.
La Solicitud de Patente Japonesa a Inspección
Pública Nº HEI- 5-104735 da a conocer un contenedor
de tinta que tiene un elemento de contacto a presión. Con esta
estructura, el elemento de contacto a presión está dispuesto de
manera que una parte del mismo sobresale hacia afuera del contenedor
de tinta, y por lo tanto, el grado de entrada o de presión relativa
con respecto al elemento productor de presión negativa (material de
absorción) es menor que en la realización anterior. Por lo tanto, la
influencia con respecto a la parte de comunicación por la presión
del elemento de contacto a presión al elemento productor de presión
negativa no es tan grande como en el ejemplo anterior.
La presente invención está dirigida a conseguir
una mejora adicional.
De acuerdo con el aspecto de la presente
invención, se da a conocer un contenedor destinado a contener un
líquido que debe ser inyectado desde un cabezal de inyección de
líquido que tiene un plano de inyección de líquido que comprende
salidas de inyección tal como se indica en la reivindicación 1.
Una realización de la presente invención prevé un
contenedor receptor de líquido en el que se puede mantener un estado
estabilizado de presión negativa, y el líquido en el espacio
substancialmente cerrado puede ser expulsado de manera eficaz.
En esta descripción, "fuerza capilar"
significa una altura h(cmAq) de una superficie de líquido en
un tubo capilar desde una superficie de líquido predeterminada
cuando el tubo capilar es colocado en un líquido que tiene la
superficie de líquido predeterminada; y "presión negativa" es
una presión interior del líquido (-hcmAq) en la posición de una
superficie del líquido predeterminada. En esa descripción, el
término "tinta" significa tinta líquida utilizada en el aparato
de impresión para chorros de tinta y también el líquido para
procesar la tinta en la impresión.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, cuando se efectúa el llenado de líquido, la cámara que
contiene el líquido contiene solamente dicho líquido, y en el
elemento productor de presión negativa en la cámara receptora del
elemento productor de impresión, el líquido queda contenido hasta
una determinada altura (posición de interfaz
gas-líquido). Con el consumo del líquido a través de
la abertura de suministro de líquido, el interfaz
gas-líquido desciende. Cuando el interfaz
gas-líquido alcanza el extremo superior de la
trayectoria de introducción de aire, con una parte generadora de
fuerza capilar, para introducir aire en la cámara que contiene
líquido desde la cámara receptora del elemento productor de presión
negativa, se introduce aire en la trayectoria de introducción del
mismo. A continuación, el aire entra en la cámara que contiene
líquido a través de la trayectoria de comunicación de fluido
contrarrestando la fuerza capilar proporcionada por la parte
generadora de fuerza capilar constituida en la trayectoria de
introducción de aire. A continuación, el líquido de la cámara que lo
contiene es suministrado a la cámara receptora del elemento
productor de presión negativa (intercambio
gas-líquido). Como resultado, el líquido es llenado
nuevamente en la parte generadora de fuerza capilar de la
trayectoria de introducción de aire, y la fuerza capilar interrumpe
el suministro de líquido desde la cámara que lo contiene.
En la mayor parte de la duración del consumo de
líquido, se repite el intercambio gas-líquido, y la
presión negativa generada en el elemento productor de presión
negativa es determinada por la fuerza capilar de la parte generadora
de fuerza capilar de la trayectoria de introducción de aire. Por lo
tanto, al seleccionar de manera apropiada la fuerza capilar, la
presión negativa generada puede ser controlada de modo constante, y
por lo tanto, se estabiliza la característica de presión
negativa.
La figura 1 es una vista en perspectiva
esquemática que muestra un contenedor de tinta y un cuerpo
contenedor del tipo de cabezal integral de acuerdo con una
realización de la presente invención mostrando (A) la situación
antes del montaje, y (B) la situación después del montaje.
La figura 2 es una vista en sección que muestra
un contenedor de tinta según la realización de la presente
invención.
La figura 3 es una vista en perspectiva que
muestra una parte principal del contenedor de tinta de la figura
2.
La figura 4 es una vista en sección que muestra
la parte principal del contenedor de tinta según otra realización de
la presente invención.
La figura 5 es una vista en sección esquemática
que muestra el funcionamiento de un contenedor de tinta de acuerdo
con la presente invención.
La figura 6 es un gráfico que muestra el cambio
de la presión negativa generada en el plano que comprende las
salidas de inyección del cabezal por chorros de tinta con respecto
al consumo de tinta, en un contenedor de tinta según una realización
de la presente invención.
La figura 7 es una vista esquemática en sección
(A) de una parte principal del contenedor de tinta de la figura 2, y
una vista frontal esquemática (B) de un tabique.
La figura 8 es una vista en sección esquemática
(A) del contenedor según otra realización de la presente invención,
y una vista frontal esquemática (B) de un tabique según otra
realización.
La figura 9 es una vista en sección esquemática
(A) que muestra un contenedor según otra realización de la presente
invención y una vista frontal esquemática (B) de un tabique.
La figura 10 es una vista en perspectiva
esquemática (A) de un tabique que no queda comprendido dentro del
ámbito de la invención reivindicada, y una vista esquemática en
sección (B) del mismo, así como una vista esquemática frontal
(C).
La figura 11 es una vista en perspectiva
esquemática (A) de un tabique según otra realización de la presente
invención, una vista frontal (B) del mismo, una vista esquemática en
sección (C) y una vista esquemática en sección (D) de un tabique
según otra realización.
La figura 12 es una vista esquemática en sección
de un tabique de diferentes realizaciones con partes generadoras de
fuerza capilar (A)-(E).
La figura 13 es una vista en perspectiva de un
contenedor de tinta de acuerdo con otra realización de la presente
invención.
La figura 14 es una vista en sección de un
contenedor de tinta según otra realización de la presente invención,
en la que se ha mostrado la fuerza capilar Hs del material
absorbente.
La figura 15 es una vista en sección de un
contenedor de tinta de acuerdo con otra realización de la presente
invención, en la que se ha mostrado la diferencia de presión
estática Hp entre la parte generadora de fuerza capilar y el
interfaz gas-líquido (LL) en el material de
absorción y la pérdida de presión \deltah del material absorbente
en el intercambio gas-líquido.
La figura 16 es una vista en sección de un
contenedor de tinta de acuerdo con otra realización de la presente
invención, en la que se ha mostrado la diferencia de presión
estática Hp entre la parte generadora de fuerza capilar y el
interfaz (LL) gas-líquido en otro material
absorbente y la pérdida de presión \deltah del material absorbente
en el intercambio gas-líquido.
La figura 17 es una ilustración esquemática de un
parámetro en una realización de la presente invención.
La figura 18 es una ilustración esquemática de un
parámetro en una realización de la presente invención.
La figura 19 es una vista en sección de la parte
principal de un contenedor de líquido para la inyección de líquido
de acuerdo con otra realización de la presente invención.
La figura 20 es una vista en sección de la parte
principal de un contenedor de líquido para la inyección de líquido
de acuerdo con otra realización de la presente invención.
La figura 21 es una vista en sección que muestra
un contenedor de líquido para el líquido a inyectar según otra
realización de la presente invención.
La figura 22 es una vista en sección de un
contenedor de líquido convencional para una inyección de
líquido.
Haciendo referencia a los dibujos adjuntos, se
describirán realizaciones en la presente invención.
Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, se
realizará la descripción de la primera realización de la presente
invención.
Un contenedor de tinta (10) como contenedor
receptor de líquido para la inyección de líquido según la presente
realización, tiene forma paralelepipédica rectangular, y tiene una
pared superior (10U) dotada de una comunicación con la atmósfera
(12) para la comunicación de fluido entre el interior del contenedor
de tinta con el medio ambiente.
La abertura de ventilación (12) tiene un diámetro
de 1mm aproximadamente, estando formada por moldeo por inyección.
Dada que la evaporación de la tinta es un tipo de fenómeno de
dispersión, y por lo tanto, aumenta de manera proporcional al paso
de dispersión y disminuye proporcionalmente a la segunda potencia de
la distancia de dispersión. Tal como se muestra en la figura 13, (A)
y (B), una ranura que se extiende a la parte de la comunicación (12)
queda constituida la pared superior (10U), y la ranura tiene forma
en zigzag o ranura laberíntica funcionando como ranura de salida de
aire (11).
Un elemento laminar (no mostrado) queda montado
en la pared superior (10U) del contenedor de tinta (10) por
soldadura, por material adhesivo o un material adhesivo que cubra la
larga y complicada ranura (11) de comunicación con el aire, por lo
cual se constituye un paso de ventilación largo y complicado. Al
proceder de este modo, la cantidad de evaporación de la tinta se
puede reducir a 1/1000-1/10000 en comparación con la
apertura directa de la comunicación (12) con el aire del medio
ambiente. La figura 13, (B) muestra el aspecto externo de un
contenedor para tinta negra, por ejemplo, que se consume en gran
cantidad.
Una parte del elemento laminar se prolonga o se
extiende más allá de la superficie extrema del contenedor de tinta
(10) funcionando como parte de recogida. La parte de recogida está
dotada de una marca indicadora de que es una parte de recogida. El
elemento laminar está dotado de un corte parcial para ayudar a la
retirada en una parte fuera de la ranura de comunicación con el aire
(11), y al cortar el elemento laminar a lo largo del corte parcial,
un extremo de la ranura (11) de ventilación queda expuesta o sin
estanqueidad, para permitir comunicación de fluido con el ambiente,
abriendo de esta manera la comunicación con el aire (12). En la
figura 1, se ha mostrado solamente la comunicación con el aire (12)
en la pared (10U) a efectos de simplicidad.
La pared inferior (10B) del contenedor de tinta
(10) está dotada de un cilindro (14) para suministro de tinta
incluyendo una abertura de suministro de tinta como abertura de
suministro de líquido para efectuar el suministro de líquido, en
forma de una parte cilíndrica saliente. En el proceso de
distribución del contenedor comercial, la abertura de ventilación
(12) está estanqueizada mediante un elemento laminar o similar, y el
cilindro (14) de suministro de tinta está estanqueizado por un
elemento de estanqueización de la abertura de suministro de tinta
tal como una caperuza. Se ha indicado con el numeral (16) un
elemento de palanca moldeado de manera integral con el contenedor de
tinta (10) en su exterior, siendo elásticamente deformable. Está
dotado de un saliente para bloqueo en una parte media del mismo.
Se ha indicado con el numeral (20) un cuerpo del
contenedor integral con el cabezal de impresión y que recibe el
contenedor de tinta (10). La parte baja del cuerpo (20) del
contenedor está dotada de un cabezal (22) para chorros de tinta de
color de tipo integral. El cabezal (22) para chorros de tinta de
color está dotado de una serie de salidas de inyección dirigidas
hacia abajo (la superficie que tiene las salidas de inyección está
dotada de una serie de salidas de inyección).
El contenedor de tinta (10), que adopta la
posición mostrada en la figura 1 (A), está situado en el cuerpo (20)
del contenedor de tipo de cabezal integral, de manera tal que el
cilindro de suministro de tinta (14) es llevado a establecer
contacto con una parte receptora del cilindro de suministro de tinta
que no se ha mostrado del cabezal para chorro de tinta (22) de color
y tal que el cilindro de paso de tinta del cabezal (22) de chorro de
tinta en color entra en el cilindro de suministro de tinta (14). A
continuación, el saliente de bloqueo (16A) del elemento de palanca
(16) se acopla con una parte de acoplamiento formada en una posición
predeterminada del cuerpo (20) del contenedor del tipo de cabezal
integral, de manera que se establece un estado de montaje regular
tal como se muestra en la figura 1 (B). El cuerpo (20) del
contenedor de tipo de cabezal integral, en el que está montado el
contenedor de tinta (10), es dispuesto sobre un carro del aparato de
impresión de chorro de tinta de manera que se establece el estado de
activación de la impresión. Con este estado, se dispone una altura
de presión estática predeterminada H entre la parte de fondo del
contenedor de tinta (10) y el plano que comprende las salidas de
inyección del cabezal de impresión.
Haciendo referencia a la figura 2, se realizará
la descripción de unas estructuras internas comunes a todas las
realizaciones del contenedor de tinta (10).
El contenedor de tinta (10) se encuentra en
comunicación de fluido con el medio ambiente a través de la abertura
de ventilación (12) en una parte superior del mismo, y se encuentra
en comunicación de fluido con la abertura de suministro de tinta en
una parte baja del mismo. Comprende una cámara (34) receptora del
elemento productor de presión negativa para recibir el material de
absorción de líquido (32) como elemento productor de presión
negativa y una cámara (36) que contiene un líquido cerrada de manera
substancialmente hermética para recibir la tinta líquida, estando
separadas dichas cámaras por un tabique (38). La cámara (34)
receptora del elemento productor de la presión negativa y la cámara
(36) que contiene el líquido se encuentran en comunicación de fluido
solamente a través de una trayectoria de comunicación de fluido (40)
formada en el tabique (38) adyacente a la parte de fondo del
contenedor de tinta (10).
La pared superior (10U) del contenedor de tinta
(10), que define la cámara (34) receptora del elemento productor de
la presión negativa, está dotada de una serie de nervios moldeados
de forma integral (42) que se extienden hacia adentro estableciendo
contacto con el material absorbente (32) que es recibido en la
cámara (34) receptora del elemento productor de presión negativa en
estado de compresión. De este modo, se forma una cámara tampón de
aire (44) entre la pared (10U) y la superficie superior del material
absorbente (32). El material absorbente (32) está formado mediante
un material de espuma de uretano comprimido térmicamente, y está
dispuesto en la cámara (34) receptora del elemento productor de
presión negativa el estado de compresión para generar una
predeterminada fuerza capilar tal como se describirá más adelante.
El valor absoluto del tamaño de poros del material absorbente (32)
para la producción de la fuerza capilar predeterminada es distinto
dependiendo de los materiales de tinta a utilizar, de las
dimensiones del contenedor de tinta (10), de la posición del plano
que incluye las salidas de inyección del cabezal (22) para chorro de
tinta (diferencia de columna estática H) y otros elementos
similares. No obstante, es necesario producir la fuerza capilar
superior a la fuerza capilar de la ranura o paso generador de fuerza
capilar como parte generadora de fuerza capilar que se describirá
más adelante y, por lo tanto, su límite mínimo es, de manera
deseable, 50/pulgada aproximadamente desde este punto de vista.
En el cilindro (14) de suministro de tinta que
define la abertura de suministro de tinta (14A), un elemento de
contacto presión (46) adopta la forma de un disco o columna. El
elemento de contacto presión (46) es en sí mismo de polipropileno o
fieltro, por ejemplo, y no es fácilmente deformable por una fuerza
externa. El elemento de contacto presión (46) queda retenido
presionado en el material absorbente (32) para compresión local del
material absorbente (32), cuando se encuentra en el estado mostrado
en la figura 2 (no montado en el cuerpo contenedor (20)). El extremo
del cilindro (14) de suministro de tinta está dotado de una pestaña
(14B) que establece contacto con las proximidades del elemento de
contacto a presión (46) para impedir su desacoplamiento hacia el
exterior.
La magnitud de la presión es preferentemente
1,0-3,0 mm cuando el cilindro de paso de tinta del
cabezal para chorro de tinta en color (22) se encuentra en el
cilindro de suministro de tinta (14), y 0,5-2,0 mm
cuando no se encuentra en esta posición. De este modo, se puede
impedir las fugas de tinta cuando se desmonta el contenedor de
tinta, asegurando simultáneamente el flujo apropiado de la tinta
cuando se efectúa el montaje.
Dado que la parte de la abertura de suministro de
tinta está dotada del elemento de contacto presión (46), que es
presionado contra el material de absorción (32), la parte del
material absorbente (32) que establece contacto con dicho elemento
de contacto presión se deforma. Por lo tanto, cuando la abertura
(14A) de suministro de tinta se encuentra demasiado próxima a la
trayectoria de comunicación de fluido (40) que es una abertura de
intercambio gas-líquido, la influencia del esfuerzo
debido a la deformación del material de absorción (32) alcanza la
abertura de intercambio gas-líquido, con el
resultado de que aumentan las diferencias de fabricación del
contenedor de tinta. En el caso peor, no se puede generar la presión
negativa apropiada con el resultado de fugas de la tinta por la
abertura (14A) de suministro de la tinta. Por el contrario, cuando
la abertura (14A) de suministro de la tinta está demasiado alejada
de la trayectoria (40) de comunicación de fluido que es la abertura
de intercambio gas-líquido, la resistencia al flujo
de la trayectoria (40) de comunicación de fluido a la abertura de
suministro de tinta (14A) es demasiado grande durante la operación
de intercambio gas-líquido que se describirá a
continuación, con el resultado de que se puede producir una
discontinuidad de la tinta (interrupción) debido a la gran pérdida
de presión cuando la velocidad de consumo de la tinta es demasiado
elevada. Por lo tanto, es preferible que la distancia entre la
trayectoria (40) de comunicación de fluido y el final de la abertura
de suministro de tinta (14A) sea aproximadamente de
10-50 mm.
Se describirá la relación entre los volúmenes de
la cámara (34) receptora del elemento productor de presión negativa
y la cámara (36) que contiene el líquido. Cuando tiene lugar un
cambio de temperatura o un cambio de presión durante la utilización
del contenedor de tinta (10), es decir, cuando el aire se encuentra
presente en la parte superior de la cámara (36) que contiene el
líquido, el aire en la parte superior de la cámara (36) que contiene
el líquido se expansiona con el posible resultado de descarga de la
tinta en la cámara (34) que recibe el elemento productor de la
presión negativa. La tinta descargada de este modo es absorbida por
el material de absorción (32) en la cámara (34) receptora del
elemento productor de presión negativa. Por lo tanto, el volumen del
material absorbente (32) queda determinado de forma deseable de
manera que tenga suficiente capacidad de absorción para la tinta
descargada en todas las condiciones prácticas.
En el caso de un contenedor de tinta de gran
capacidad, la altura del material de absorción (32) es grande (por
ejemplo, no menor de 40 mm), y por lo tanto, la tinta tiene que ser
succionada hacia arriba venciendo la fuerza de la gravedad, y la
capacidad de absorción no queda simplemente determinada por el
volumen. Cuando el nivel de líquido (interfaz
gas-líquido) de la tinta en el material absorbente
(32) es elevado, la velocidad de aumento del nivel de líquido
proporcionada por la fuerza de succión del material absorbente (32)
contra la acción de la gravedad puede no ser suficientemente grande
con resultado de fugas de tinta por la abertura de suministro de
tinta. A efectos de suprimir la velocidad de elevación del nivel de
líquido, el área de la superficie del fondo de la cámara (34)
receptora del elemento productor de presión negativa es
deseablemente elevada.
No obstante, si el área superficial de fondo de
la cámara (34) receptora del elemento productor de presión negativa
se hace más grande dentro un volumen total limitado, el volumen de
la cámara (34) receptora del elemento productor de la presión
negativa resulta grande, de manera que el volumen de la cámara (36)
que contiene el líquido tiene que ser pequeño, y por lo tanto, la
capacidad para la tinta disminuye.
Por otra parte, la velocidad de absorción de la
tinta del material absorbente (32) está influenciada por la tensión
superficial. Cuando la tensión superficial del líquido es cambiada
a una gama de valores de 30-50 (dinas/cm), se ha
observado que la proporción de volumen entre la cámara (34)
receptora del elemento productor de presión negativa y la cámara
(36) que contiene el líquido es aproximadamente de 1: 1 a 5: 3 para
un cambio de temperatura de 5-35ºC que es una
situación normal, si bien depende del material del líquido.
Las dimensiones de la cámara tampón de aire (44)
de la cámara (34) receptora del elemento productor de presión
negativa es de manera deseable reducido desde el punto de vista de
eficacia volumétrica. No obstante, la capacidad asegura de manera
deseable la prevención de la inyección de tinta por la abertura de
ventilación (12) cuando la tinta entra en la cámara (34) receptora
del elemento productor de presión negativa de manera brusca. Desde
este punto de vista, el volumen de la cámara tampón de aire (44) es,
de manera deseable, aproximadamente 1/5-1/8 del
volumen de la cámara (34) receptora del elemento productor de
presión negativa.
La estructura para controlar la presión negativa
generada por el material absorbente (32) como el elemento productor
de presión negativa se describirá a continuación.
En un primer ejemplo, mostrado en la figura 10,
que no pertenece al ámbito de la invención reivindicada, dos pasos
paralelos (61) quedan constituidos en la cámara (34) receptora del
elemento productor de presión negativa en el lado del tabique (38).
Los pasos (61) están dirigidos al material absorbente (32) como
elemento productor de presión negativa y forman la parte generadora
de la fuerza capilar de la trayectoria de introducción de aire
ambiente en comunicación de fluido con la trayectoria de
comunicación de fluido (40) en su parte inferior o fondo. El paso
(61) que forma la parte generadora de fuerza capilar se puede
considerar como tubos capilares, produciendo una fuerza capilar,
definida por las superficies de las ranuras del tabique (38) y el
lado del material absorbente (32), tal cual se describirá más
adelante.
En un segundo ejemplo, que se ha mostrado en la
figura 11, se han formado, en la cámara (34) receptora del elemento
productor de presión negativa en el lado de la parte de fondo del
tabique (38), primeros pasos paralelos (54) que funcionan como
trayectoria de introducción de aire ambiente que tiene un extremo
superior abierto en contacto con el material absorbente (32) como
elemento productor de presión negativa, y unos segundos pasos
paralelos (64) en comunicación de fluido con los primeros pasos (54)
en comunicación de fluido con la trayectoria de comunicación (40) en
la parte del fondo. La ranura de introducción del medio ambiente
queda constituida por el primer paso (54) y el segundo paso (64), y
el segundo paso (64) tiene partes generadoras de fuerza capilar. Los
extremos inferiores de los segundos pasos (64) que forman las partes
generadoras de fuerza capilar, tal como se muestra en la figura 11
(D), pueden ser continuas con respecto a la ranura (65) prolongada
en dirección longitudinal de la trayectoria de comunicación de
fluido (40) en la parte superior de la misma. Al proceder de este
modo, se forma un paso de manera segura aunque el material
absorbente (32) se acumule en la ranura del extremo inferior del
segundo paso (64). En este ejemplo, el primer paso (54) es mayor que
el segundo paso (64), y por lo tanto, la introducción de medio
ambiente queda asegurada, y la resistencia al inicio del intercambio
gas-líquido se reduce. El segundo paso (64), tal
como se describirá más adelante, se puede considerar un tubo capilar
capaz de producir la fuerza capilar, definido por las superficies de
la ranura del tabique (38) y el lado del material absorbente (32).
En la figura 11 (D), se ha dispuesto una inclinación para favorecer
el paso de aire en el extremo inferior del segundo paso (64).
En un tercer tipo, tal como se ha mostrado en la
figura 3, se han formado, en la cámara (34) receptora del elemento
productor de presión negativa en el lado de la parte inferior o
fondo del tabique (38), tres primeros pasos paralelos (50), cada uno
de los cuales tiene un extremo abierto en contacto con el material
absorbente (32) como elemento productor de presión negativa y tres
segundos pasos paralelos (60) en comunicación de fluido con la
trayectoria (40) de comunicación de fluido en el extremo
inferior.
En este ejemplo, los primeros pasos (50) y los
segundos pasos (60) que constituyen la parte generadora de fuerza
capilar están constituidos en una superficie de fondo del rebaje
(70) formado en la parte central, en la dirección lateral, del
tabique (38). El rebaje (70) está formado por tres superficies
(70A), (70B), (70B) inclinadas según un ángulo reducido con respecto
a la superficie del tabique (38) y una superficie inferior (70C)
paralela a la superficie del tabique (38). La anchura de la
trayectoria (40) de comunicación de fluido es substancialmente igual
a la anchura del rebaje (70). El material absorbente (32) dispuesto
en la cámara (34) receptora del elemento productor de presión
negativa recibe contacto a presión en la superficie del tabique
(38), formando las tres superficies (70A), (70B), (70B) el rebaje
(70) y la superficie de fondo (70C). Los segundos pasos (60) se
pueden considerar como tubos capilares capaces de producir fuerza
capilar y definidos por las tres superficies del tabique (38) y el
lado del material absorbente (32). En este ejemplo, los primeros
pasos (50) y los segundos pasos (60) están formados en una
superficie de fondo del rebaje (70) y por lo tanto, la introducción
del medio ambiente queda adicionalmente estabilizada de manera que
el intercambio gas-líquido queda estabilizado en
comparación con otros ejemplos. Además, la estructura de este
ejemplo es eficaz para impedir la acumulación de las burbujas de
aire en la trayectoria de comunicación de fluido (40).
Haciendo referencia a la figura 12, se
describirán varios ejemplos de configuraciones en sección
transversal de la ranura generadora de fuerza capilar.
En el ejemplo mostrado en la figura 12, (A), la
trayectoria tiene una sección trapecial con una anchura en la
abertura W1, anchura en la parte inferior de fondo W2, profundidad
(altura) (D) y longitud de la superficie inclinada (ángulo de
inclinación de la superficie inclinada de 1,3º) (d). La longitud
circunferencial (L) es L=W1+W2+2d, y el área en
sección-transversal (S) es S=D (W1+2) /2.
En el ejemplo mostrado en la figura 12, (B),
tiene sección rectangular con una anchura en la abertura (W), una
profundidad (altura) (D). La longitud circunferencial (L) es L=2
(W+D), y el área en sección-transversal (S) es
S=DW.
En el ejemplo mostrado en la figura 12, (C),
tiene sección semicircular con una anchura en la abertura, es decir,
diámetro (2r). La longitud circunferencial (L- es L=r (2+\pi), y
el área (S) en sección transversal es S=\pir^{2}/2.
En el ejemplo mostrado en la figura 12, (D),
tiene una sección transversal combinación de formas semicircular y
rectangular. La figura 12, (E) muestra un ejemplo de sección
triangular. Las longitudes circunferenciales y las áreas de sección
transversal se obtienen fácilmente y por lo tanto se omiten.
En estos ejemplos, el primero y segundo pasos
tienen forma de ranura, pero pueden ser un paso cerrado tal como
está mostrado en la figura 4. Más particularmente, en la parte
extrema del tabique (38), se han dispuesto un paso (56) para la
introducción del medio ambiente como primer paso, que tiene una
abertura extrema en contacto con el material absorbente (32) como
elemento productor de presión negativa, y un paso (66) generador de
fuerza capilar como segundo paso, en comunicación de fluido con el
paso (56) de introducción del medio ambiente y en comunicación de
fluido con la trayectoria (40) de comunicación de fluido en el
extremo inferior. Al proceder de este modo, no hay necesidad de que
el paso (66) generador de fuerza capilar esté constituido por el
material absorbente (32) que cubre la parte de la ranura, y por lo
tanto, la generación de la fuerza capilar se puede producir sin
influencia del material absorbente (32).
Haciendo referencia a las figuras 14 y 16, se
definirán los términos antes de describir el funcionamiento del
contenedor de tinta.
La figura 14 muestra una situación en la que la
cámara (36) que contiene líquido está llena de tinta, de manera que
la tinta tiene un interfaz gas-líquido (LL)
proporcionado por la fuerza capilar del material absorbente (32). La
fuerza capilar del material absorbente Hs, que se expresa por la
fuerza capilar del material absorbente dividida por la densidad de
la tinta \phi multiplicada por la aceleración de la gravedad (g),
poseyendo por lo tanto una dimensión de longitud, se mide como
diferencia entre el nivel del interfaz (LL)
gas-líquido antes del intercambio
gas-líquido y la posición de presión ambiente
(nivel) en la columna de líquido continua con aquella.
La figura 15 muestra la situación después de
iniciarse el intercambio gas-líquido como resultado
del consumo de la tinta, y Hp es la diferencia entre el nivel del
interfaz gas-líquido (LL) en el material absorbente
(32) como elemento productor de presión negativa y la parte (60a)
generadora de fuerza capilar en el segundo paso (60) que forma la
parte de generación de fuerza capilar. En el ejemplo de la figura 15
se utiliza el material absorbente comprimido por calor (32). El
material absorbente (32) ha sido sometido a compresión, en
calentamiento uniforme, y a continuación es insertado en la cámara
(34), receptora del elemento productor de presión negativa, y por lo
tanto, la distribución de la relación de compresión del material
absorbente (32) es muy uniforme. Por lo tanto, el interfaz
gas-líquido (LL) en el material absorbente (32) es
substancialmente horizontal, si bien los extremos horizontales son
ligeramente más elevados.
La figura 16 muestra la situación después de
iniciarse el intercambio gas-líquido como resultado
del consumo de la tinta. En este ejemplo se utiliza un material
absorbente no comprimido (32). Un material absorbente que tiene un
volumen mucho más grande que el volumen de la cámara (34) receptora
del elemento productor de presión negativa es insertado con una
compresión aproximadamente de 4-4,5 veces
(proporción en volumen), y por lo tanto, la distribución de la
proporción de compresión tiende a ser no-uniforme.
Por lo tanto, el interfaz gas-líquido (LL) tiene
forma de diente de sierra, pero en general, el interfaz
gas-líquido (LL) del material absorbente (32) tiene
forma cóncava-descendente (la parte baja en la mitad
y la parte alta en las zonas extremas), tal como se ha mostrado en
la figura. En este caso, Hp es la diferencia de altura entre el
punto más bajo del interfaz gas-líquido (LL) y la
parte (60a) generadora de fuerza capilar.
En las figuras 15 y 16, \deltah es la pérdida
de presión estática expresada por pérdida de presión en el material
absorbente (32) como elemento productor de presión negativa entre la
trayectoria de comunicación de fluido (40) y la abertura del
suministro del líquido (14A) dividido por la densidad de la tinta
\phi y multiplicado por la aceleración de la gravedad (g)
(poseyendo por lo tanto dimensiones de longitud). Cuando la pérdida
de presión es \deltaPe, \deltah=\deltaPe/\phig. La pérdida
de presión es producida en el material absorbente (32), y por lo
tanto, es una pérdida de presión entre el extremo del material
absorbente (32) y el extremo de la abertura del suministro de
líquido (14A) tal como se ha mostrado en la figura. Dado que la
pérdida de presión entre la cámara (36) que contiene el líquido y la
trayectoria (40) de comunicación de fluido es substancialmente cero,
el \deltah se mide determinando la diferencia entre la presión en
la cámara que contiene el líquido (36) y la presión estática en el
extremo de la abertura de suministro (14A).
En la siguiente descripción, se considera el
ejemplo que tiene el primer paso (50) y el segundo paso (60) como
trayectoria de introducción de medio ambiente, dado que las
operaciones son iguales que con la estructura que tiene solamente la
ranura generadora de fuerza capilar y la estructura que tiene tanto
el paso (56) de introducción de medio ambiente como el paso (66)
generador de fuerza capilar.
Cuando el aparato de impresión por chorros de
tinta funciona, la tinta es proyectada desde el cabezal para chorros
de tinta (22) de manera que la fuerza de succión de la tinta se
produce en el contenedor de tinta (10).
Cuando el material de absorción (32) como
elemento productor de presión negativa en la cámara (34) receptora
del elemento productor de presión negativa contiene cantidad
suficiente de tinta, la tinta en el elemento productor de presión
negativa se consume, y por lo tanto, el nivel de la superficie
superior de la tinta (interfaz gas-líquido) ((LL) en
la figura (2) disminuye. La presión negativa generada en este
momento es determinada por la fuerza capilar en el interfaz
gas-líquido en el elemento productor de presión
negativa y la altura del interfaz gas-líquido (LL)
medida desde el plano que comprende las salidas de inyección.
Con el consumo de la tinta el interfaz
gas-líquido (LL) alcanza el extremo superior del
primer paso (50) de la trayectoria de introducción de aire ambiente.
Cuando la presión de la parte inferior o fondo de la cámara (36) que
contiene líquido se hace inferior a la del segundo paso (60), el
aire ambiente es suministrado a la cámara (36) que contiene el
líquido a través del primer paso (50) y el segundo paso (60). Como
resultado, la presión en la cámara (36) que contiene líquido sube
por el grado correspondiente al aire introducido y la tinta es
alimentada al material absorbente (32) desde la cámara (36) que
contiene el líquido pasando por la trayectoria (40) de comunicación
de fluido para eliminar la diferencia de presión entre la presión
aumentada y la presión del material absorbente (32). Es decir, se
lleva a cabo el intercambio gas-líquido. Por esta
acción, la presión en la parte del fondo del contenedor aumenta en
el grado que corresponde a la cantidad de tinta suministrada, y el
suministro de aire ambiente a la cámara (36) que contiene el líquido
se interrumpe.
Durante el consumo de la tinta, tiene lugar el
intercambio gas-líquido de manera continua, de
manera que la tinta se suministra a la cámara (34) reflectora del
elemento productor de presión negativa desde la cámara (36) que
contiene el líquido, y por lo tanto, la presión negativa generada
durante el consumo de la tinta desde la cámara (36) que contiene el
líquido queda determinada por la fuerza capilar generada en el
segundo paso (60). Por lo tanto, al seleccionar de manera apropiada
las dimensiones del segundo paso (60), la presión negativa generada
durante el consumo de tinta desde la cámara (36) que la contiene se
puede determinar.
Haciendo referencia a la figura 5, se describirá
el funcionamiento del contenedor de tinta (10) según la presente
invención.
El elemento productor de presión negativa
(material de absorción) (32) dispuesto en la cámara (34) receptora
del elemento productor de presión negativa se puede considerar que
tiene numerosos tubos capilares y la presión negativa es producida
por la fuerza del menisco. Normalmente, el contenedor de tinta (10),
inmediatamente después del inicio de su utilización, contiene la
suficiente cantidad de tinta en el material absorbente (32) como el
elemento productor de presión negativa, siendo suficientemente
elevadas las presiones estáticas de los tubos capilares
considerados.
Cuando la tinta se consume por la abertura (14A)
de suministro de tinta, la presión de la parte del fondo de la
cámara (34) receptora del elemento productor de presión negativa
disminuye, y por lo tanto, disminuyen las presiones estáticas de los
tubos capilares en consideración. Más particularmente, tal como se
ha mostrado en la figura 5, (A), el interfaz
gas-líquido (LL) del elemento (32) productor de
presión negativa disminuye de acuerdo con el consumo de tinta. Las
presiones estáticas no son todas iguales, pero las presiones
estáticas de los tubos capilares que se han tomado en consideración
adyacentes a la abertura de suministro de tinta (14A) son más bajas
debido a la pérdida de presión a través del material absorbente
(32).
La presión negativa generada en el contenedor de
tinta (10) en este momento está determinada por la fuerza capilar
del elemento (32) productor de presión negativa, y la presión del
plano que comprende las salidas de inyección del cabezal para
chorros de tinta (22) se determina por la diferencia entre la altura
del interfaz gas-líquido (LL) y la altura del plano
que comprende las salidas de inyección.
Las líneas de sombreado del primer paso (50) y el
segundo paso (60) de la figura 5 muestran la tinta con objetivos
ilustrativos.
Cuando la tinta se consume, el interfaz
gas-líquido (LL) baja al nivel mostrado en la figura
5, (B), de manera que el extremo superior del primer paso (50) de la
trayectoria de introducción de aire ambiente se encuentra por encima
del interfaz gas-líquido (LL), y el aire ambiente
entra por el primer paso (50). En este momento, la fuerza capilar
producida en el segundo paso (60) como parte generadora de fuerza
capilar es menor que la fuerza capilar de los tubos capilares que se
han tomado en consideración del material absorbente (32), de manera
que el menisco en el segundo paso (60) se interrumpe por el consumo
adicional de tinta, el aire ambiente (X) es introducido dentro de la
cámara (36) que contiene líquido a través del segundo paso (60) y la
trayectoria (40) de comunicación de fluido sin reducir el nivel de
interfaz gas-líquido (LL), tal como se ha mostrado
en la figura 5, (C).
Cuando el aire ambiente (X) es introducido en la
cámara (36) que contiene líquido, la presión de la cámara (36) que
contiene líquido resulta superior a la presión en la parte del fondo
de la cámara (34), receptora del elemento productor de presión
negativa, y la tinta es suministrada a la cámara (34) receptora del
elemento productor de presión negativa desde la cámara (36) para
contener líquido a efectos de compensar la diferencia de presión. A
continuación, la presión resulta más elevada que la presión negativa
generada en el segundo paso (60), y la tinta pasa hacia dentro del
segundo paso (60) para formar el menisco de manera que se interrumpe
la introducción adicional del aire ambiente a la cámara (36) que
contiene el líquido.
Cuando se consume adicionalmente la tinta, el
menisco del segundo paso (60) se interrumpe nuevamente sin reducir
el nivel (LL) del interfaz gas-líquido, de manera
que se introduce aire ambiente en la cámara (36) que contiene el
líquido. Por lo tanto, después de que el interfaz (LL)
gas-líquido alcance el extremo superior del primer
paso (50) de la trayectoria de introducción de aire ambiente, la
rotura y reforma del menisco en el segundo paso (60) se repiten
durante el consumo de la tinta sin reducir el nivel (LL) del
interfaz gas-líquido, en otras palabras, mientras se
mantiene la comunicación de fluido entre el medio ambiente y el
extremo superior de la trayectoria de introducción del mismo, de
manera que la presión negativa generada en el contenedor de tinta
(10) es controlada sustancialmente a nivel constante. La presión
negativa es determinada por la fuerza del aire ambiente que
interrumpe el menisco en el segundo paso (60), y tal como se ha
descrito anteriormente, está determinada por la dimensión del
segundo paso (60) y las características de la tinta a utilizar
(tensión superficial, ángulo de contacto y densidad).
Por lo tanto, determinando la fuerza capilar
producida en el segundo paso (60) que es la parte generadora de
fuerza capilar que debe encontrarse entre el valor límite inferior y
el valor límite superior de las fuerzas capilares que pueden ser
distintas dependiendo del color y de los materiales de la tinta o
del líquido de proceso en la cámara que contiene líquido, se pueden
utilizar los contenedores de tinta (10) de igual estructura para
todas las tintas y líquidos de proceso sin cambio en su
estructura.
La presión en el plano que incluye las salidas de
inyección del cabezal para chorros de tinta (22) está determinada
por la suma de la fuerza capilar, la pérdida de presión o pérdida de
carga del material absorbente (32) y la altura relativa entre la
parte del fondo del contenedor de tinta que tiene la abertura (14A)
de suministro de tinta y el plano que comprende las salidas de
inyección o similares.
A continuación se efectuará la descripción de las
especificaciones dimensionales de los segundos pasos (60), (61),
(64) y los segundos pasos (62), (63) que se describirán a
continuación.
Tal como se ha descrito en lo anterior, es
deseable que la presión negativa generada en el contenedor de tinta
(10) sea controlada a nivel constante, a efectos de suministrar la
tinta sin que aparezcan discontinuidades en la tinta durante el
consumo de la misma. Cuando el contenedor de tinta (10) está montado
en el cuerpo (20) del contenedor de tipo de cabezal integral y es
transportado sobre un carro de un aparato de impresión por chorros
de tinta que no se ha mostrado (estado de impresión activado), se
facilita una diferencia de presión estática potencial predeterminada
entre la parte generadora de fuerza capilar en la zona inferior del
contenedor de tinta (10) y el plano que comprende las aberturas de
inyección del cabezal. A efectos de impedir fugas de la tinta, a
través de la salida de inyección del cabezal en esta situación, la
presión de la tinta en la salida de inyección en el plano que
comprende las salidas de inyección es siempre menor que la presión
ambiente.
Hasta que la tinta se ha consumido de la cámara
(36) que contiene líquido, la altura del interfaz LL
gas-líquido se tiene que mantener estable. Para
conseguir este efecto, el menisco en el interfaz LL
gas-líquido en el material de absorción (32) se debe
mantener de forma estable con respecto a la pérdida de presión
generada por el flujo de la tinta, a través del material absorbente
(32) durante el consumo de la tinta.
Por lo tanto, es deseable que la fuerza capilar
producida por la parte generadora de fuerza capilar satisfaga la
ecuación:
(1)H<h\leq
Hs-Hp-\delta
h.....
En la que h es una fuerza capilar definida al
dividir la fuerza capilar generada por la parte generadora de fuerza
capilar por la densidad \Phi del líquido a inyectar multiplicado
por la aceleración de la gravedad g (la dimensión de h es longitud),
es decir, h=\deltaPc/\Phig, en la que \deltaPc es la fuerza
capilar generada; H es una diferencia de presión estática potencial
entre la parte generadora de fuerza capilar y el plano del cabezal
de inyección de líquido comprendiendo las salidas de inyección; Hs
es una fuerza capilar definida al dividir la fuerza capilar generada
por el elemento productor de presión negativa por la densidad \Phi
del líquido a inyectar, multiplicado por la aceleración de la
gravedad g (la dimensión de H es la de una longitud), es decir,
Hs=\deltaPs/\Phig, en la que \deltaPs es la fuerza capilar del
elemento productor de presión negativa; Hp es la diferencia en
presión estática potencial entre el interfaz
gas-líquido en el elemento productor de presión
negativa y la parte generadora de fuerza capilar; \deltah es una
pérdida de presión estática definida al dividir la pérdida de
presión entre la trayectoria de comunicación de fluido y la abertura
del suministro de líquido a través del elemento productor de presión
negativa por la densidad \Phi multiplicada por la aceleración de
la gravedad g (la dimensión de \deltah es de una longitud), es
decir, \deltah=\deltaPe/\Phig, en la que \deltaPe es la
pérdida de carga.
De modo general, cuando la fuerza capilar
producida en el tubo capilar es \deltaPc, la fuerza capilar h
convertida a la dimensión de longitud se expresa por la
ecuación:
(2)h=L/Sx\Gamma /\Phi
gxcos\theta
.....
En la que L es la longitud circunferencial (cm)
del tubo; S es el área en sección transversal (cm^{2}); \Gamma
es la tensión superficial de la tinta (dinas/cm); \theta es el
ángulo de contacto; \Phi es la densidad (gr/cm^{3}); y g es la
aceleración de la gravedad (980 cm/s^{2}).
Por lo tanto, la dimensión de la parte generadora
de fuerza capilar debe satisfacer las siguiente ecuaciones (1) y
(2).
(3)1/cos\theta x\Phi
g/\Gamma xH<L/S\leq 1/cos\theta x\Phi g/\Gamma
x(Hs-Hp-\delta
h).....
En la que L es la longitud circunferencial de la
parte generadora de fuerza capilar; S es el área en sección
transversal; \Phi es la densidad de la tinta; g es la aceleración
de la gravedad; \Gamma es la tensión superficial de la tinta; y
\theta es el ángulo de contacto de la tinta.
En la utilización real del aparato de impresión
por chorros de tinta, tienen lugar aceleraciones debidas a
diferentes tipos de choques, o movimientos de exploración o
escaneado del carro, variación de temperatura y variaciones de
presión debido a cambios de condiciones ambientales. Por lo tanto,
la presión de la tinta en la salida de inyección en el plano que
incluye las salidas de inyección es preferentemente menor que la
presión ambiente aproximadamente en -10 mm H_{2}O incluyendo un
factor de seguridad.
Tomando este factor en consideración, la fuerza
capilar h convertida en longitud satisface de manera deseable la
siguiente ecuación:
(4)H+hm<h\leq
Hs-Hp-\delta
h.....
Por lo tanto, (3) se transforma en:
1/cos\theta x\Phi g/\Gamma x
(H+hm)<L/S\leq 1/cos\theta x\Phi g/\Gamma
x(Hs-Hp-\delta
h)
Se facilitará el valor específico utilizando como
ejemplo el segundo paso (60) que tiene la sección trapecial mostrado
en la figura 12, (A).
La anchura de la abertura W1 = 0,25 mm; la
anchura de la parte de fondo W2 = 0,24 mm; y la profundidad D = 0,38
mm. En este caso, la longitud de la superficie inclinada (ángulo de
inclinación de la superficie inclinada de 1,3º), y d es
aproximadamente 0,38 mm, L/S es 135 cm^{-1}. Cuando la tinta tiene
una tensión superficial de 46,5 dinas/cm, la presión estática
negativa en el intercambio gas-líquido era de -5,2
cm. Por lo tanto, cuando hm es de 1 cm, H es 2,7 cm, Hs = 10 cm, Hp
= 1,2 cm y \deltah = 1,5 cm, entonces se satisface
96<L/S\leq189.
La anchura de la abertura W1 = 0,26 mm, anchura
de la parte de fondo W2 = 0,25 mm, profundidad D = 0,32 mm. En este
caso, la longitud de la superficie inclinada (el ángulo de
inclinación de la superficie inclinada es de 1,3º) d es
aproximadamente 0,32 mm, y L/S es 140 cm^{-1}. Cuando la tinta
tiene una tensión superficial de 34,8 dinas/cm, la presión estática
negativa en el intercambio gas-líquido es de -4,9
cm. Por lo tanto, cuando h es 1 cm, H es 2,7 cm,
Hs = 10 cm, Hp = 1,2 cm y \deltah = 1,5 cm, entonces se cumple 106<L/S\leq209.
Hs = 10 cm, Hp = 1,2 cm y \deltah = 1,5 cm, entonces se cumple 106<L/S\leq209.
La anchura de la abertura es de W1=0,25 mm, la
anchura de la parte de fondo es de W2=0,23 mm, la profundidad es de
D=0,34 mm. En este caso, la longitud de la superficie inclinada
(ángulo de inclinación de la superficie inclinada 1,3º) y d es
aproximadamente 0,34 mm, y L/S es de 143 cm^{-1}. Cuando la tinta
tiene una tensión superficial de 41,6 dinas/cm, la presión estática
negativa en el intercambio gas-líquido es de -4,3
cm. Por lo tanto, cuando hm es de 1 cm, H es 2,7 cm, Hs = 10 cm, Hp
= 1,2 cm y \deltah = 1,5 cm, entonces se cumple
123<L/S\leq243.
A efectos de producir la fuerza capilar
necesaria, el área en sección transversal (anchura por profundidad)
del segundo paso (60) es preferentemente y de modo aproximado
0,20-0,40 mm x 0,20-0,40 mm, y a
efectos de suprimir la magnitud de entrada del material absorbente
(32) en la ranura, es preferible que la anchura sea menor que la
profundidad.
El área en sección transversal del primer paso
(50) será suficiente si es mayor que el área en sección transversal
del segundo paso (60). La longitud del segundo paso (60) puede ser
de 2-10 mm aproximadamente desde el extremos
superior de la trayectoria de comunicación de fluido (40). Si es
demasiado corta, la presión en contacto del material absorbente (32)
no será estable, y si es demasiado larga, la influencia de la
entrada del material absorbente (32) será poco significativa, y por
lo tanto, es preferible unos 4 mm.
La altura del extremo superior del primer paso
(50) es eficaz para limitar la altura del interfaz
gas-líquido del material absorbente (32), tal como
se ha descrito anteriormente. Por lo tanto, se selecciona de manera
que no tenga lugar discontinuidad en la tinta, y por lo tanto que no
se deteriore el poder de tampón del material absorbente (32). De
modo preferente, es aproximadamente 10-30 mm desde
el extremo superior de la trayectoria de comunicación de fluido
(40).
La figura 6 muestra el cambio de presión en el
plano que incluye las salidas de inyección de tinta del cabezal de
chorros de tinta (22) de acuerdo con el consumo de tinta. En la
situación inicial inmediatamente después del inicio de la
utilización del contenedor de tinta (10), el menisco del material
absorbente (32) se encuentra entre el ángulo de contacto de
retracción, y el ángulo de contacto de avance y la presión negativa
P1 generada por el ángulo de contacto de retracción se alcanza
después de un pequeño consumo de tinta.
Después de ello, mientras la tinta impregnada en
el material absorbente (32) se consume, es decir, antes de que el
interfaz gas-líquido LL alcance el extremo superior
del primer paso (50), la presión negativa generada es determinada
por la fuerza capilar del material absorbente (32) y la diferencia
de presión estática entre el interfaz gas-líquido LL
y la salida de inyección. Con el consumo de la tinta, la presión
negativa disminuye hasta que el interfaz LL
gas-líquido alcanza el extremos superior del primer
paso (50) (el periodo desde P1 a P2, que corresponde a la figura 5,
(A)).
Cuando el interfaz gas-líquido de
LL alcanza el extremo superior del primer paso (50), la situación en
la que la presión negativa generada es determinada por el material
absorbente (32) se cambia a la situación en la que la presión
negativa generada es determinada por la presión negativa generada
por el segundo paso (60), de manera que la presión aumenta desde P2
(figura 5, (B) a P3 (figura 5, (C)). Después de ello, si bien la
tinta en la cámara (36) que contiene líquido es consumida mientras
se lleva a cabo el intercambio gas-líquido, la
presión negativa generada se mantiene constante (P3).
Inmediatamente antes del consumo completo de la
tinta en la cámara que contiene líquido (36), tanto el aire como la
tinta se encuentran presentes en la trayectoria de comunicación de
fluido (40) y la tinta que permanece en la cámara que contiene
líquido (36) es absorbida por el material absorbente (32), y por lo
tanto la presión aumenta temporalmente a (P4).
Continuando adicionalmente el consumo de tinta,
la tinta de material absorbente (32) se consume hasta que se alcanza
el límite de suministro por la reducción de la presión, y éste es el
límite de utilización del contenedor de tinta (10).
Haciendo referencia a las figuras 8 y 9, se
describirá otra realización de la presente invención utilizando la
figura 7 que muestra esquemáticamente la realización anterior. En
las figuras 7 a 9 el sombreado en (A) indica la sección de un
elemento, pero en (B), indica la superficie de contacto del material
absorbente (32).
La figura 7 muestra esquemáticamente la
realización antes mencionada, y tres primeros pasos (50) y tres
segundos pasos (60) quedan constituidos en el tabique (38), y quedan
asociados, respectivamente (1:1).
En la figura 8, el número de los primeros pasos
(52) como trayectoria de introducción de aire ambiente y el número
de segundos pasos (62) como parte generadora de fuerza capilar es de
1:2. Más particularmente, en esta realización, se forman en el
tabique (38) dos primeros pasos (52) y cuatro segundos pasos
(62).
En la figura 9, el número de los primeros pases
(53) como trayectoria de introducción de aire ambiente y el número
de segundos pasos (63) como parte generadora de fuerza capilar era
aproximadamente 1:5. En este caso, uno de los primeros pases (53)
tiene una considerable anchura en la que puede entrar el material
absorbente (32) en una proporción excesiva con el resultado de
bloqueo del paso, y por lo tanto, es preferible formar un nervio
(55) en la ranura para establecer contacto con el material
absorbente (32). El número de segundos pasos (63) puede ser
cualquiera si es igual o superior a 3.
La presente invención está principalmente
dirigida a un contenedor de tinta de gran capacidad, pero no está
limitada a ello.
En las realizaciones antes indicadas, el segundo
paso está bloqueado por el líquido contenido en el contenedor
receptor de líquido con respecto al aire, cuando no tiene lugar el
intercambio gas-líquido. No obstante, la parte
generadora de fuerza capilar puede estar abierta al aire ambiente.
La razón de ello es que la parte generadora de fuerza capilar puede
mantener el equilibrio en esta realización.
La distancia entre la trayectoria de comunicación
de fluido y la abertura de suministros se describirá a continuación.
A efectos de suministrar de manera apropiada la tinta al cabezal de
impresión, el equilibrio entre las presiones negativas en el
contenedor de tinta es uno de los factores que influyen. Durante el
periodo en el que el suministro de tinta es llevado a cabo con
intercambio gas-líquido en el contenedor de tinta
incluyendo la cámara que contiene el líquido y la cámara receptora
del elemento que produce la presión negativa, cuando el equilibrio
de presión negativa en el contenedor de tinta satisface la siguiente
ecuación:
|h|+|\delta h' \ x \
\underline{l}_{l} <
|Hs|-|Hpa|
La operación de suministro de la tinta es
apropiada con una altura del interfaz gas-líquido
del material de absorción (elemento productor de presión negativa)
mantenida de manera apropiada.
El contenedor receptor de líquido tiene la
estructura mostrada en la figura 17, y comprende: una cámara
receptora del elemento productor de presión negativa que recibe el
elemento productor de presión negativa en su interior, incluyendo la
abertura de comunicación con el aire para comunicación de fluido con
la comunicación, y una abertura de suministro de líquido para
suministrar el líquido a los medios de impresión;
la cámara que contiene líquido cerrada de manera
sustancialmente hermética excepto para la trayectoria de
comunicación de fluido a través de la cual dicha cámara que contiene
líquido se encuentra en comunicación de fluido con dicha cámara
receptora del elemento productor de presión negativa;
un tabique separador de dicha cámara receptora
del elemento productor de presión negativa y dicha cámara que
contiene líquido, de manera que dicho tabique queda dotado de una
parte generadora de fuerza capilar;
un elemento de contacto bajo presión en dicha
abertura de suministro de líquido dispuesta en la superficie de
fondo o superficie inferior de dicha cámara receptora del elemento
productor de presión negativa, de manera que una superficie del
extremo superior del elemento de contacto bajo presión recibe el
contacto de dicho elemento productor de presión negativa;
de manera que una distancia l_{1} entre dicha
trayectoria de comunicación de fluido y dicha parte de dicho
elemento de contacto a presión más próxima a la trayectoria de
comunicación de fluido, cumple la siguiente ecuación:
l_{1}<
(Hs-Hpa-h) /\delta
h'
siendo h la fuerza capilar adyacente a la
trayectoria de comunicación de fluido definida por la división de la
presión por la densidad \Phi del líquido a inyectar multiplicado
por la aceleración de la gravedad g (la dimensión de h es una
longitud), es decir, h=\deltaPca/\Phig, siendo \deltaPca la
presión adyacente a la trayectoria de comunicación de fluido; Hs es
la fuerza capilar definida dividiendo la fuerza capilar generada por
el elemento productor de presión negativa, por la densidad \Phi
del líquido a inyectar multiplicado por la aceleración de la
gravedad g (la dimensión de Hs es una longitud), es decir,
Hs=\deltaPs/\Phig, en la que \deltaPs es la fuerza capilar del
elemento productor de presión negativa; Hpa es la diferencia de
presión estática potencial entre el interfaz
gas-líquido en el elemento productor de presión
negativa y la proximidad de la trayectoria de comunicación de
fluido; \deltah' es la pérdida de carga por unidad de longitud
definida dividiendo la pérdida de carga entre la trayectoria de
comunicación de fluido y la abertura de suministro de líquido a
través del elemento productor de presión negativa por la densidad
\Phi multiplicada por la aceleración de la gravedad g,
\deltah'=\deltaP/\Phig, siendo \deltaP la pérdida de presión
por unidad de longitud. La pérdida de presión \deltaPe es una
integración con la longitud de flujo de la pérdida de presión en
cada sección que se determina en base al área de la sección
transversal del flujo de líquido a inyectar a través del elemento
productor de presión negativa, y por lo tanto es proporcional a la
longitud de flujo y al cuadrado de la velocidad de flujo, y es
inversamente proporcional al área en sección transversal del
flujo.
El área en sección transversal queda determinada
por el grosor del elemento productor de presión negativa
multiplicado por la altura del interfaz de
gas-líquido en el elemento productor de presión
negativa desde el fondo de la cámara receptora del elemento
productor de presión negativa. No obstante, dado que el elemento
productor de presión negativa no es uniforme, resulta difícil
determinar la pérdida de presión, considerándose en este caso el
área en sección transversal como promedio de la altura del interfaz
gas-líquido en el elemento productor de presión
negativa multiplicado por la anchura promedio del elemento productor
de presión negativa. En lo que respecta a la longitud de flujo, la
longitud máxima es importante, y por lo tanto, se considera como la
distancia entre la trayectoria de comunicación de fluido y la parte
del elemento de contacto a presión más alejada de la trayectoria de
comunicación de fluido. Cuando la pérdida de presión por unidad de
longitud es \deltaP, la pérdida de presión \deltaPe es:
\delta Pe=\delta
Pxl_{1}.
La longitud promedio del flujo es la distancia
desde la trayectoria de comunicación de flujo a la parte central del
interfaz entre el elemento de contacto a presión y el elemento
productor de presión negativa.
En este caso, se cumple \deltaPca>H, siendo
H la presión estática desde las proximidades al orificio. Esto es
necesario para conseguir que el cabezal de impresión tenga una
presión negativa adecuada. En la figura 17, el contenedor de tinta
tiene un tabique simple. En este ejemplo, la presión negativa
generada \deltaPca cuando tiene lugar el intercambio
gas-líquido adyacente a la trayectoria de
comunicación de fluido es tomada en cuenta. La descripción se
realizará a continuación referente al caso en el que se forma una
ranura generadora de fuerza capilar positivamente en el tabique.
El contenedor receptor de líquido tiene la
estructura mostrada en la figura 18, y la separación queda dotada de
una ranura (60) generadora de fuerza capilar y una trayectoria (50)
de introducción de aire ambiente adyacente a la trayectoria de
comunicación de fluido.
La distancia l_{1} desde la trayectoria de
comunicación de fluido a la parte más próxima a la trayectoria de
comunicación de fluido satisface la siguiente ecuación:
l_{1}<
(Hs-Hp-h) /\delta
h'
Siendo h la fuerza capilar adyacente a la
trayectoria de comunicación de fluido definida dividiendo la presión
por la densidad \Phi del líquido a inyectar multiplicado por la
aceleración de la gravedad g (la dimensión de h es una longitud), es
decir h=\deltaPc/\Phig, en la que \deltaPc es la presión
adyacente a la trayectoria de comunicación de fluido; Hs es una
fuerza capilar definida dividiendo la fuerza capilar generada por el
elemento productor de presión negativa por la densidad \Phi del
líquido a inyectar multiplicado por la aceleración de la gravedad g
(la dimensión de Hs es una longitud), es decir,
Hs=\deltaPs/\Phig, en la que \deltaPs es la fuerza capilar del
elemento productor de presión negativa; Hp es una diferencia de
presión estática potencial entre el interfaz
gas-líquido en el elemento productor de presión
negativa y las proximidades de la trayectoria de comunicación de
fluido; \deltah' es la pérdida de carga por unidad de longitud
definida por dividir la pérdida de presión entre la trayectoria de
comunicación de fluido y la abertura de suministro de líquido a
través del elemento productor de presión negativa por la densidad
\Phi multiplicado por la aceleración de la gravedad g, es decir,
\deltah'=\deltaP/\Phig, en la que \deltaP es la pérdida de
carga por unidad de longitud. La pérdida de carga \deltaPe es una
integración, con la longitud de flujo, de la pérdida de carga en
cada sección que se determina en base al área en sección transversal
del flujo de líquido a inyectar que pasa por el elemento productor
de presión negativa, y por lo tanto, es proporcional a la longitud
del flujo y al cuadrado de la velocidad del mismo, y es inversamente
proporcional al área en sección transversal del flujo. El área en
sección transversal es determinada por el grosor del elemento
productor de presión negativa multiplicado por la altura del
interfaz gas-líquido en el elemento productor de
presión negativa desde el fondo de la cámara receptora del elemento
productor de presión negativa. No obstante, dado que el elemento
productor de presión negativa no es uniforme, resulta difícil
determinar la pérdida de carga, considerándose en este caso el área
en sección transversal como promedio de altura del interfaz
gas-líquido en el elemento productor de presión
negativa multiplicado por la anchura promedio del elemento productor
de presión negativa. En lo que respecta a la longitud del flujo la
longitud máxima es importante, por lo tanto, se considera como la
distancia entre la trayectoria de comunicación de flujo y la parte
del elemento de contacto a presión más alejada de la trayectoria de
comunicación de fluido. Cuando la pérdida de carga por unidad de
longitud es \deltaP, la caída de presión \deltaPe es:
\delta Pe=\delta
Pxl_{1}.
La longitud promedio del flujo es la distancia
desde la trayectoria de comunicación de flujo a la parte central del
interfaz entre el elemento de contacto a presión y el elemento
productor de presión negativa.
En este caso, se cumple \deltaPc>H, H es la
presión estática desde las proximidades al orificio.
Ello es requerido para proporcionar la presión
estática de impresión con una presión negativa adecuada.
En este caso, un contenedor de tinta que utiliza
una esponja que es comprimida térmicamente 4 veces.
La tinta utilizada tiene \Gamma=30,
"eta"=2, \Phi=1,06 g/cm^{3}. La cantidad de flujo de tinta
es de 1,44g/min. La presión negativa en el orificio del cabezal de
impresión inmediatamente después de la apertura del contenedor es de
25 mmAq (25 mm de columna de agua). La altura del interfaz de
ambiente inicial después de la apertura es de 40 mm. La presión
negativa en el orificio cuando tiene lugar el intercambio
gas-líquido es de 15 mmAq. La altura del interfaz
ambiente durante el intercambio de gas-líquido es de
Hp=12 mm. En este caso, \deltaPs=90 mmAq, \deltaPc=40 mmAq,
\deltaP=0,5 mmAq/mm, l_{1}
<(90-12-40)/0,5=76 mm.
Cuando l_{1} era de 75 mm en los experimentos,
se confirmó el funcionamiento estable en condiciones operativas
normales.
No obstante, dado que la tinta llega al usuario a
través de diferentes canales de distribución, se debe añadir un
factor de seguridad en consideración de choques externos o
circunstancias similares. Existe la posibilidad de que el contenedor
de tinta se caiga debido a un error del operador. Por lo tanto, el
límite superior, en consideración de un factor de seguridad, de
l_{1} es preferentemente de 60 mm aproximadamente. Con mayor
seguridad, es preferible de 50 mm aproximadamente.
Por otra parte, en lo que respecta al valor de
límite inferior l_{1}, es deseable tener en consideración el
movimiento del elemento productor de presión negativa debido a la
presión del elemento de contacto bajo presión.
Por ejemplo, en el caso de un contenedor que
tiene una abertura de suministro dotada de un elemento de presión en
contacto en la posición aproximadamente de 5 mm alejada de la
trayectoria de comunicación de fluido, el elemento productor de
presión negativa adyacente a la trayectoria de comunicación de
fluido se desplaza hasta aproximadamente 1 mm en alejamiento de la
trayectoria de comunicación de fluido al presionar el elemento de
contacto a presión en 3 mm. El elemento productor de presión
negativa dispuesto en el contenedor es presionado hacia la parte de
comunicación en 2,5 mm aproximadamente en la parte de comunicación.
Por lo tanto, incluso en el caso en el que el elemento productor de
presión negativa se desplaza tal como se ha descrito anteriormente,
el funcionamiento de suministro de tinta puede ser llevado a cabo de
manera satisfactoria.
No obstante, un factor de seguridad de 10 mm
aproximadamente se tiene en cuenta de forma deseable en
consideración del factor de variación al insertar el elemento
productor de presión negativa, la desviación debida a factores
externos o similares.
De lo anterior, como ejemplo específico de la
posición del elemento de contacto a presión, preferentemente no es
inferior a l_{1} = 5 mm y no superior a 60 mm, y con mayor
seguridad no es inferior a l_{1} = 10 mm y no superior a 50
mm.
Haciendo referencia a la figura 19, se escribirán
ejemplos específicos.
El contenedor de líquido (10) para el líquido a
inyectar comprende una cámara (34) receptora del elemento productor
de presión negativa que se encuentra en comunicación de fluido con
una abertura (12) de comunicación con el aire situada en la parte
superior y que se encuentra en comunicación de fluido con la
abertura (14A) de suministro de líquido en una parte baja y que
recibe el elemento (32) de tipo elástico de celdas abiertas como
elemento productor de presión negativa, una cámara (36) para
contener el líquido, sustancialmente cerrada de forma hermética,
para recibir directamente la tinta líquida y un tabique separador
intermedio (38). La cámara (34) receptora del elemento productor de
presión negativa y la cámara (36) que contiene el líquido se
encuentran en comunicación de fluido solamente a través de la
trayectoria (40) de comunicación de fluido formada en el tabique
(38) en la parte inferior del contenedor de líquido (10).
La pared superior (10U) del contenedor de líquido
(10) que define la cámara (34) receptora del elemento productor de
presión negativa está dotada de una serie de nervios (42) dirigidos
hacia dentro, que forman parte integral con aquella, que reciben
contacto del elemento elástico de celdas abiertas (32) dispuesto
bajo compresión en la cámara (34) receptora del elemento productor
de presión negativa. Por lo tanto, se forma una cámara tampón de
aire (44) entre la pared (10U) y la superficie superior del elemento
elástico (32) de celdas abiertas. El elemento elástico (32) de
celdas abiertas está constituido por un material de uretano
esponjoso comprimido térmicamente, por ejemplo, y está dispuesto en
la cámara (34) receptora del elemento productor de presión negativa
bajo compresión para generar una fuerza capilar predeterminada, tal
como se describirá más adelante. El valor absoluto del tamaño de
poros del elemento elástico (32) de celdas abiertas para producir la
fuerza capilar predeterminada se determina dependiendo de los
materiales de la tinta a utilizar, de las dimensiones del contenedor
de líquido (10), de la posición del plano que comprende las salidas
de inyección del cabezal para chorros de tinta (22) (diferencia de
presión estática H) o similares, pero es deseable para producir una
fuerza capilar superior a la fuerza capilar de la ranura o paso
generador de fuerza capilar que se describirá más adelante.
En el cilindro (14) de suministro de tinta que
define la abertura de suministro de líquido (14A), se dispone un
elemento de contacto bajo presión con el diseño en forma de disco o
de tipo columnar. El elemento de contacto a presión (46) está
constituido mediante polipropileno o fieltro, por ejemplo, y no es
fácilmente deformable por fuerza externa. Cuando el contenedor no
está montado en el cuerpo (20) del contenedor que se ha mostrado en
la figura 3, el elemento de contacto a presión (46) se mantiene en
estado de presión y contacto de manera que es empujado ligeramente
sobre el elemento elástico (32) de celdas abiertas a efectos de
comprimir dicho elemento (32) elástico de celdas abiertas. El grado
de contacto bajo presión del elemento (32) de tipo elástico de
celdas abiertas por la superficie del extremo superior del elemento
de contacto bajo presión (46) es preferentemente no inferior a 0 mm
desde la superficie interna de la pared inferior (10B) del
contenedor (10) y no superior a 5 mm. Para conseguir este resultado,
se forma una pestaña (14B) en contacto con las inmediaciones del
elemento de contacto bajo presión (46) en el extremo del cilindro de
suministro de tinta (14). El elemento de contacto bajo presión (46)
recibe una fuerza de repulsión de 300 gf aproximadamente desde el
elemento elástico de celdas abiertas (32), por lo que se dobla. Para
impedir su desacoplamiento de la posición predeterminada en el
cilindro de suministro de tinta (14), la proporción de aspecto del
grosor (altura) en la sección mostrada en la figura 3 es
preferentemente no inferior a 0,5.
En la realización de la figura 19, la dimensión
interna L0-1 del contenedor (10) en dirección
longitudinal es aproximadamente de 70 mm, la dimensión interna
h0-1 en la dirección de altura es aproximadamente de
50 mm, la dimensión interna L0-2 en la primera
cámara receptora (34) en dirección longitudinal es aproximadamente
de 43-47 mm, y la distancia L1 desde la superficie
lateral del elemento (32) elástico de celdas abiertas del tabique
(38) al lado del tabique (38) del elemento de contacto bajo presión
(46) es aproximadamente de 22-26 mm. El grosor
fundamental del contenedor (10) es aproximadamente de 2 mm.
Alrededor de la abertura (14A) del suministro de líquido del
contenedor (10), se ha dispuesto una parte escalonada anular (14C)
que sobresale hacia dentro desde la superficie interior del fondo de
la pared del fondo (10B) del contenedor (10) y la altura
h2-3 del mismo es de 0,3-0,4 mm, y
la anchura L3 es de 1,5-3 mm.
La magnitud de entrada del elemento (46) de
contacto bajo presión cuando el contenedor (10) está montado en el
cuerpo (20) del contenedor de tipo cabezal integral, es decir, la
diferencia entre cuando el cilindro de paso de tinta (26) del
cabezal (22) de chorros de tinta en color entra en el cilindro de
suministro de tinta (14) (figura 20) y cuando es desmontado y no
entra en el mismo (figura 19) (diferencia entre h1-1
en la figura 19 y h1-2 en la figura 20) es
preferentemente y de modo aproximado 1 mm. La razón de ello es que
entonces está asegurado el flujo apropiado de la tinta, y se puede
impedir las fugas de tinta cuando el contenedor de líquido (10) se
encuentra desmontado.
Más particularmente, en el contenedor de líquido
(10) de esta realización, el líquido entra en el elemento (32)
elástico de celdas abiertas, y se descarga del mismo, debido al
cambio de temperatura o cambio de presión durante la utilización. A
efectos de mantener de manera segura la fuerza de retención de la
tinta (presión negativa) en la abertura de suministro de líquido, la
fuerza de menisco del elemento (32) elástico de celdas abiertas,
adyacente a la abertura de suministro de líquido, se tiene que
mantener incluso cuando el cilindro de paso de tinta (26) está
desmontado con respecto al cilindro de suministro de tinta (14).
Para conseguir este efecto se dispone el elemento (46) de contacto
bajo presión que es un elemento absorbente duro.
En la realización mostrada en la figura 21, la
posición de la abertura (14A) de suministro de líquido se hace que
corresponda de modo distinto al cuerpo del contenedor (20),
encontrándose adyacente al tabique separador (38). La razón de ello
se describirá a continuación. Dado que el elemento de contacto bajo
presión (46) es empujado hacia el elemento elástico de celdas
abiertas (32), la parte del elemento elástico de celdas abiertas
(32) que establece contacto con el elemento de contacto bajo presión
(46) se deforma localmente. Por lo tanto, cuando la abertura de
suministro de líquido (14A) se encuentra demasiado próxima a la
trayectoria (40) de comunicación de fluido que es una abertura de
intercambio gas-líquido, la influencia del esfuerzo
debido a la deformación del elemento (32) de celdas abiertas de tipo
elástico se extiende a la abertura de intercambio
gas-líquido, y por lo tanto, aumenta la variación en
la fabricación del contenedor de líquido (10). En el peor caso, la
presión negativa apropiada no puede ser generada con el posible
resultado de caída de la tinta desde la abertura de suministro de
líquido (14A). Inversamente, si la abertura (14A) de suministro de
líquido se encuentra demasiado alejada de la trayectoria de
comunicación de fluido (40) que es la abertura de intercambio
gas)líquido, la resistencia al flujo, desde la trayectoria de
comunicación de fluido (40) para la abertura de suministro (14A)
durante la operación de intercambio gas-líquido que
se describirá a continuación, es demasiado grande con el resultado
posible de discontinuidad de la tinta (interrupción) cuando la
velocidad de consumo de la tinta es demasiado elevada. Por lo tanto,
la distancia desde la trayectoria de comunicación de fluido (40) a
la abertura (14A) de suministro de líquido se encuentra
preferentemente dentro de una cierta gama de valores. En el ejemplo
mostrado en la figura 19, la distancia L1 es aproximadamente de
22-26 mm, y de modo más general no superior a unos
30 mm, y en el ejemplo de la figura 21, la distancia
L1-3 es aproximadamente de 5 mm.
A continuación se realizará la descripción de la
estructura de control de la presión negativa generada por el
elemento elástico de celdas abiertas (32) como elemento productor de
presión negativa.
En esta realización, tal como se ha mostrado en
la figura 19, el lado de la cámara (34) receptora del elemento
productor de presión negativa correspondiente a la parte baja del
tabique (38) está dotada de dos ranuras paralelas (50) para la
introducción del medio ambiente como primeros pasos que tienen
extremos superiores abiertos al elemento elástico de celdas abiertas
(32) y en contacto con el mismo, como elemento productor de presión
negativa, y dos ranuras paralelas (60) generadoras de fuerza capilar
como segundos pasos en comunicación de fluido con las ranuras de
introducción de medio ambiente (50) y poseyendo extremos inferiores
en comunicación de fluido con la trayectoria de comunicación de
fluido (40) (en la figura se ha mostrado solamente una de ellas en
sección). El extremo inferior de la ranura (60) generadora de fuerza
capilar, tal como se ha mostrado en la figura, se puede continuar a
la ranura (65) que se extiende en dirección longitudinal en el lado
superior de la trayectoria (40) de comunicación de fluido. Al
proceder de este modo, se puede asegurar el paso incluso si el
elemento (32) de celdas abiertas de tipo elástico entra en la ranura
del extremo inferior de la ranura (60) generadora de fuerza capilar.
Es preferible que la ranura (50) de introducción del medio ambiente
tenga una anchura superior a la ranura (60) generadora de fuerza
capilar, dado que en este caso se asegura la introducción de medio
ambiente, y se reduce la resistencia al inicio del intercambio
gas-líquido. Cada una de las ranuras (60)
generadoras de fuerza capilar, tal como se describirá más adelante,
se puede considerar como un tubo capilar para la producción de
fuerza capilar, constituido por la superficie ranurada en el tabique
(38) y una superficie en el lado correspondiente al elemento
elástico de celdas abiertas (32).
La configuración en sección transversal de la
ranura generadora de fuerza capilar se puede seleccionar entre una
serie de formas distintas, tales como sección trapecial, sección
rectangular, sección semicircular o similares.
En la realización antes mencionada, el primer y
segundo pasos están constituidos por ranuras, respectivamente, pero
pueden ser pasos cerrados por sí mismos en sección transversal. Más
particularmente, la parte baja del tabique (38) puede quedar dotada
de un paso de introducción de medio ambiente como el primer paso que
tiene un extremo superior que se abre al elemento elástico de celdas
abiertas (32) y en contacto con el mismo, como elemento productor de
presión negativa, y un paso generador de fuerza capilar como segundo
paso en comunicación de fluido con el paso de introducción de medio
ambiente, poseyendo un extremo inferior en comunicación de fluido
con la trayectoria de comunicación de fluido (40). Al proceder de
este modo, el paso generador de fuerza capilar queda constituido sin
necesidad de cerrar el lado abierto de la ranura por el elemento
elástico de celdas abiertas (32), de manera que se puede determinar
la generación de fuerza capilar sin influencia del elemento elástico
de celdas abiertas (32).
El principio de funcionamiento del contenedor de
líquido de esta realización se describirá a continuación.
Tal como se ha mostrado en la figura 20, el
cilindro (26) de paso de tinta es empujado hacia dentro del cilindro
(14) de suministro de tinta, y a continuación el aparato de
impresión por chorros de tinta se pone en funcionamiento. A
continuación, la tinta es inyectada desde el cabezal de inyección de
chorros de tinta (22) con el resultado de que se produce una fuerza
de succión de tinta en el contenedor de líquido (10).
Cuando el elemento (32) elástico de celdas
abiertas que es el elemento productor de presión negativa en la
cámara (34) receptora del elemento productor de presión negativa
contiene una cantidad suficiente de tinta, la tinta es consumida
desde el elemento productor de presión negativa, de manera que la
superficie superior (interfaz gas-líquido) de la
parte superior disminuye. La presión negativa generada en este
momento queda determinada por la presión estática y la fuerza
capilar en el interfaz gas-líquido en el elemento
productor de presión negativa.
Al continuar el consumo de la tinta, el interfaz
gas-líquido alcanza el extremo superior de la
ranura (50) de introducción de medio ambiente. En el momento en el
que las presiones de la parte inferior de la cámara (36) que
contiene líquido que recibe de manera directa la tinta y el elemento
(32) productor de presión negativa, resultan inferiores a la fuerza
capilar generada en la ranura (60) generadora de fuerza capilar, el
aire es suministrado a la cámara (36) que contiene líquido a través
de la ranura (50) de introducción de medio ambiente y la ranura (60)
generadora de fuerza capilar. Como resultado de ello, la presión en
la cámara (36) que contiene líquido aumenta de manera
correspondiente a la cantidad de aire introducido, y la tinta es
suministrada desde la cámara (36) que contiene líquido al elemento
(32) productor de presión negativa a través de la trayectoria de
comunicación de fluido (40), a efectos de compensar la diferencia
entre la presión incrementada y la presión en el elemento (32)
productor de presión negativa. Es decir, se lleva a cabo el
intercambio gas-líquido.
En este momento, la presión de la parte del fondo
del contenedor aumenta de manera correspondiente a la cantidad de
tinta suministrada y, por lo tanto, el suministro de aire a la
cámara (36) que contiene líquido se interrumpe.
Durante el consumo de la tinta el intercambio
gas-líquido tiene lugar de manera continua, de
manera que la tinta de la cámara (36) que contiene líquido es
suministrada al elemento productor de presión negativa (32). Por lo
tanto, la presión negativa generada durante el consumo de la tinta
desde la cámara (36) que contiene líquido se determina por la fuerza
capilar generada por la ranura (60) de generación de fuerza capilar.
Por lo tanto, seleccionando de manera apropiada las dimensiones de
la ranura (60) generadora de fuerza capilar, se puede determinar la
presión negativa generada durante el intercambio
gas-líquido.
Cuando la tinta es suministrada con intermedio de
la trayectoria (40) de comunicación de fluido desde la cámara (36)
que contiene líquido al elemento elástico (32) de celdas abiertas,
es decir, cuando se lleva a cabo el intercambio
gas-líquido, la tinta fluye en la parte inferior del
elemento elástico de celdas abiertas (32), es decir, en una gama de
10-20 mm desde el interior de la pared de fondo
(10B) del contenedor (10). Por lo tanto, si hay un intersticio
grande o si la proporción de compresión del elemento elástico de
celdas abiertas es demasiado elevada, tal como en un contenedor
convencional, el flujo de tinta puede quedar dificultado. No
obstante, de acuerdo con esta realización, la superficie del extremo
inferior del elemento de contacto a presión (46) se encuentra más al
exterior en la distancia que corresponde a h2-1 que
el interior de la pared de fondo (10B), y por lo tanto, el elemento
de contacto presión (46) no entra en la distancia que corresponde a
h2-2, y la distancia de proyección desde el fondo
interno es h1-2, incluso si el cilindro (26) de paso
de tinta es empujado hacia adentro del cilindro (14) de suministro
de tinta en una magnitud predeterminada (1 mm) (estado de montaje)
tal como se ha indicado en la figura 20. Por lo tanto, el
intersticio debido a la distancia de separación L2-2
desde el fondo interno del contenedor del elemento elástico de
celdas abiertas (32) es reducido. La distancia de separación
L2-2 es de 2-3 mm como máximo. Como
resultado, cuando tiene lugar el intercambio
gas-líquido, la tinta fluye en una gama de valores
de 10-20 mm desde la superficie interior de la pared
de fondo (10B) del contenedor (10) en el elemento (32) elástico de
celdas abiertas, y por lo tanto, el flujo de tinta es difícilmente
impedido en el contenedor de líquido de esta realización, de manera
que el intersticio adyacente al elemento de contacto bajo presión
(46) es reducido.
Además, el incremento de la proporción de
compresión del elemento elástico de celdas abiertas (32) adyacente a
la parte de contacto con el elemento de contacto bajo presión (46)
(superficie superior) está controlado de manera apropiada, y por lo
tanto, el flujo de tinta no queda dificultado por el incremento de
resistencia al flujo debido al incremento de la proporción de
compresión del elemento elástico de celdas abiertas (32).
Además, alrededor de la abertura (14A) de
suministro de líquido está dispuesta una parte escalonada (14C) que
sobresale hacia adentro desde la superficie interna de la pared de
fondo (10B) del contenedor (10), y por lo tanto, el elemento (32)
elástico de celdas abiertas es comprimido hacia dentro por dos
escalones. La altura del escalón es relativamente reducida
(0,3-0,7 mm), de manera que la forma del elemento
elástico de celdas abiertas (32) se adapta al escalón y no se forma
intersticio. El grado de entrada del elemento (46) de contacto bajo
presión, cuyo grado de entrada provoca la separación del elemento
elástico de celdas abiertas (32) con respecto al interior de la
pared de fondo (10B), es (h1-2)-(altura de la parte
escalonada (14C)), de manera que la expansión del intersticio
correspondiente a la parte escalonada (14C) se suprime.
Claims (27)
1. Contenedor (10) para contener líquido para su
inyección desde un cabezal de inyección de líquido que tiene un
plano de inyección de líquido que comprende salidas de inyección,
que comprende:
una cámara (34) receptora del elemento productor
de presión negativa (32), estando dotada dicha cámara (34) receptora
del elemento productor de presión negativa, de una abertura para el
paso de aire (12) para comunicación de fluido con el aire, y una
parte de suministro de líquido (14) para el suministro de líquido al
cabezal de inyección de líquido;
una cámara (36) que contiene un líquido cerrada
de forma estanca excepto en la trayectoria de comunicación de fluido
(40) a través de la cual dicha cámara (36) que contiene el líquido
se encuentra en comunicación de fluido con dicha cámara (34)
receptora del elemento productor de presión negativa;
un tabique separador (38) que separa dicha cámara
(34) receptora del elemento productor de presión negativa, y dicha
cámara (36) que contiene líquido, estando dotado dicho tabique (38)
de una trayectoria de introducción de aire para la introducción de
aire dentro de dicha cámara (36) que contiene el líquido, desde
dicha cámara (34) receptora del elemento productor de presión
negativa, comprendiendo dicha trayectoria de introducción de aire
una primera trayectoria (50) y una segunda trayectoria (60),
poseyendo dicha segunda trayectoria (60) un área en sección
transversal menor que la de dicha primera trayectoria (50) y
proporcionando dicha segunda trayectoria (60) una fuerza capilar
menor que la fuerza capilar proporcionada por dicho elemento (32)
productor de presión negativa.
2. Contenedor (10), según la reivindicación 1, en
el que en su utilización, como mínimo un extremo superior de dicha
primera trayectoria (50) se encuentra abierto a dicho elemento (32)
productor de presión negativa y en contacto con el mismo, y
encontrándose un extremo inferior de dicha segunda trayectoria (60)
en comunicación de fluido con dicha trayectoria de comunicación de
fluido (40).
3. Contenedor (10), según la reivindicación 1, en
el que se ha dispuesto una serie de dichas segundas trayectorias
(62; 63).
4. Contenedor (10), según la reivindicación 3, en
el que la trayectoria de introducción de aire comprende una serie de
primeras trayectorias (50; 56; 54) y una serie de segundas
trayectorias (60; 62; 63; 64).
5. Contenedor (10), según la reivindicación 4, en
el que el número de segundas trayectorias (62; 63) es superior al
número de primeras trayectorias (52; 53).
6. Contenedor (10), según la reivindicación 5, en
el que el número de primeras trayectorias (50; 54) es igual al
número de segundas trayectorias (60; 64).
7. Contenedor (10), según las reivindicaciones 1
a 5, en el que dichas primera y segunda trayectorias (50; 61)
adoptan forma de una primera y segunda ranuras, cuyas partes
abiertas están cerradas por dicho elemento productor de presión
negativa (32).
8. Contenedor (10), según la reivindicación 7, en
el que dicha segunda ranura se encuentra en comunicación de fluido
con otra ranura (65) que se extiende en dirección longitudinal de
dicha trayectoria de comunicación de fluido (40).
9. Contenedor (10), según la reivindicación 1, en
el que dicha primera trayectoria y dicha segunda trayectoria adoptan
forma de una ranura (50) de introducción de aire y una ranura (60)
de generación de fuerza capilar, respectivamente, encontrándose
cerradas las partes abiertas de las mismas por dicho elemento (32)
productor de presión negativa.
10. Contenedor (10), según la reivindicación 9,
en el que dicha ranura (60) generadora de fuerza capilar es
rectangular, y tiene un área en sección transversal de
0,20-0,40 mm x 0,20-0,40 mm.
11. Contenedor (10), según la reivindicación 9 ó
10, en el que dicha ranura (60) generadora de fuerza capilar tiene
una longitud de 2-10 mm.
12. Contenedor (10), según las reivindicaciones 9
a 11, en el que dicha ranura (60) generadora de fuerza capilar tiene
sección trapecial.
13. Contenedor (10), según las reivindicaciones 9
a 11, en el que dicha ranura (60) generadora de fuerza capilar tiene
sección triangular.
14. Contenedor (10), según las reivindicaciones 9
a 11, en el que dicha ranura (60) generadora de fuerza capilar tiene
sección semicircular, como mínimo, en una parte de la misma.
15. Contenedor (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha parte (14) de
suministro de líquido está dotada de un elemento (46) de contacto
bajo presión, que establece contacto con dicho elemento productor de
presión negativa (32).
16. Contenedor (10), según la reivindicación 15,
en el que dicho elemento (46) de contacto bajo presión es fieltro o
polipropileno.
17. Contenedor (10), según la reivindicación 15 ó
16, en el que dicho elemento (46) de contacto bajo presión es
presionado hacia adentro de dicho elemento (32) productor de presión
negativa y la distancia de introducción del mismo es de
0,5-2 mm cuando dicho contenedor de líquido (10) no
está conectado con dicho cabezal de inyección de líquido, y de
1,0-3,0 mm cuando está conectado con el mismo.
18. Contenedor (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento (32) productor
de presión negativa tiene una altura en dicha cámara (32) receptora
del elemento productor de presión negativa que no es inferior a 40
mm.
19. Contenedor (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que se ha formado una cámara
tampón de aire (44) entre dicho elemento productor de presión
negativa (32) en dicha cámara (34) receptora del elemento productor
de presión negativa, y dicha comunicación con el aire a efectos de
encontrarse en comunicación de fluido con dicha abertura (12) de
comunicación con el aire, y en el que la proporción de volumen de la
cámara (44) tampón de aire y dicha cámara (34) receptora del
elemento productor de presión negativa es de
1/5-1/8.
20. Contenedor (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la proporción de volumen de
dicha cámara (34) receptora del elemento productor de presión
negativa y dicha cámara (36) que contiene el líquido es de 1:1 a
5:3.
21. Contenedor (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho elemento (32) productor
de presión negativa es un material de resina de poliuretano
esponjoso, absorbente de líquido.
22. Contenedor (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha trayectoria (40) de
comunicación de fluido tiene una anchura menor que la anchura de una
parte de dicho tabique (38) que se encuentra en el fondo durante la
utilización del contenedor (10).
23. Contenedor (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que en su utilización el nivel
superior de dicha primera trayectoria (50) es más elevado que el
extremo superior de dicha trayectoria de comunicación de fluido en
10-30 mm.
24. Contenedor (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la distancia entre dicha
trayectoria (40) de comunicación de fluido y dicha abertura de
suministro de líquido de inyección es de 10-50
mm.
25. Contenedor (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicho contenedor (10)
contiene el líquido a suministrar a dicho cabezal de inyección de
líquido.
26. Contenedor (10), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha parte (14) de
suministro de líquido está dispuesta en una parte del contenedor
(10) que se encuentra en el fondo durante la utilización.
27. Cartucho que comprende un contenedor (10),
según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y un cabezal de
inyección de líquido que presenta un plano de inyección de líquido
que incluye salidas de inyección, de manera que dicho contenedor
(10)forma el conjunto integral con el cabezal de inyección
del líquido.
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