MX2008008107A - Estructura de filtracion/absorcion por pabilo para micro-cabeza de expulsion de fluido - Google Patents

Abstract

Una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido y un método para ensamblar una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido. La estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido incluye una estructura de filtración y absorción por pabilo no fibrosa moldeada. La estructura de filtración y absorción por pabilo está. acoplada fijamente a un depósito de fluido filtrado de la estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido para la circulación de fluido filtrado a una micro-cabeza de expulsión de fluido acoplada a la estructura de cabeza.

Description

ESTRUCTURA DE FILTRACIÓN/ABSORCIÓN POR PABILO PARA MICRO- CABEZA DE EXPULSIÓN DE FLUIDO CAMPO DE LA INVENCIÓN La descripción se refiere a cabezas de micro-expulsión de fluidos, y en particular a dispositivos de suministro de fluido y filtración mejorada para micro-expulsión de fluido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las micro-cabezas de expulsión de fluido son útiles para expulsar une variedad de fluidos que incluyen Lint.as, fluidos de enfriamiento, fármacos, lubricantes y similares. Una micro-cabeza do expulsión de fluido ampli mente ut lizada esta en una impresora de chor i o de tinta. Las impresoras de- chorro de tinta continúan mejorando conforme la tecnología para hacer micro-cabezas expulsión de fluido continua avanzando. Constantement se desarrollan nuevas técnicas para proveer impresores de bajo costo y muy confiables las cuales se acercan a la velociaai y la calidad de las iirpresoras láser. Un beneficio adicional de las impresoras de chorro de tinta es que tas imágenes de color se puede producir en una fracción ue i costo de las impresoras láser con tan buena calidad o mejor que las impresoras láser. Todos los beneficies anteriores que presentaron las impresoras do chorro de tinta también han incrementado la competitividad de los proveedores para ofrecer impresoras y suministros comparables para tales impresoras de manera más eficiente en cuanto a costos que sus competidores. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Las micro-dispositivos de expulsión de fluido se pueden proveer con cabezas de expulsión permanentes, semipermanentes, o reemplazables. Ya que las cabezas de expulsión requieren técnicas de fabricación únicas y relativamente costosas, algunos dispositivos de expulsión se proveen con cabezas de expulsión permanentes o semipermanent.es. Con la int nción de prot.eger las cabezas de expulsión para su uso a largo plazo se utilizan estructuras de filtración entre un cartucho de suministro fluido y las cabezas de expulsión para retirar partículas que pueden atascar la trayectoria de circulación de fluido microscópica en las cabezas de expulsión. Las estructuras de filtración convencionales incluyen componentes múltiples que se deben ensamblar de forma precisa a un depósito de fluido filtrado adyacente a una cabeza de expulsión. Debido a los múltiples componentes requeridos para las estructuras de filtración, el cnsamblcje de las estructuras consume tiempo y requiere tolerancias de fabricación relativamente amplias.

En vista do lo anterior las modalidades ejemplares de la descripción proveen una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido y un método para el ensamble de una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido. La estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido incluyo una estructura moldeada de filtración y absorción por pabilo no fibrosa. La estructura de filtración y absorción por pabilo se acopla fijamente a un depósito de fluido filtrado de la estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido para la circulación del fluido filtrado a una micro-cabeza de expulsión de fluido fijo a la estructura do cabeza. Otra modalidad ejemplar de la desc ipción provee un método para el ensamble de una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido para un cartucho de suministro de fluido. El método incluye proveer una estructura moldeada de filtración y absorción por pabilo no fibrosa. La estructura de filtración y absorción por pabilo se acopla fijamente a un depósito ele fluido filtrado de la estructura de micro-cabeza de expulsión do fluido para la ci culación del fluido filtrado desde un cartucho de suministro a una micro-cabeza de expulsión de fluido fijada a la estructura de cabeza. Todavía en otra modalidad ejemplar de la descripción provee a un soporte de cartucho de suministro de fluido. El soporte de cartucho de suministro de fluido incluye una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido permanente o semipermanente . La estructura de cabeza de expulsión contiene un micro-cabeza de expulsión de fluido, un depósit.o de fluido filtrado en comunicación de circulación de fluido con la micro-cabeza de expulsión de fluido, y una estructura de filtración y absorción por pabilo acoplada fijamente al depósito de fluido filtrado para la circulación de fluido filtrado al depósito de fluido filtrado. La estructura de filtración y absorción por pabilo incluye un elemento moldeado de filtración y absorción por pabilo no fibroso. Una ventaja de las modalidades ejemplares descritas en la presente invención es que se puede utilizar un componente unitario en lugar de múltiples componentes para proveer protección comparable o mejor de las micro-cabezas de expulsión de fluido. El uso de un componente unitario elimina varios de los pasos requeridos para ensamblar una estructura de filtración y absorción por pabilo a un depósito de fluido de una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido. El componente unitario también reduce la tolerancia de apilamiento comparado con el apilamiento de tolerancia de un componente multi-partes ya que el componente unitario se especifica para una sola tolerancia .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Serán aparentes más características y ventajas de las modalidades descritas por referencia a la descripción detallada cuando se consideran junto con las figuras, las cuales no son a escala, en donde números de referencia similares muestran elementos similares a través de varias vistas : La figura 1 es una vista en perspectiva superior, no a escala, de un cartucho de suministro de fluido y por lo tanto cubierta; La figura 2 es una vista en perspectiva inferior, no a escala, de un cartucho de suministro fluido y puerto de salida de fluido dentro del mismo; La figura 3 es una vista en perspectiva, no a escala, de un muí ti -soporte de cartucho que contiene múltiples cartuchos para un micro-dispositivo de expulsión de fluido; La figura 4 es una vista transversal, no a escala, de un cartucho de suministro fluido que contiene una dispositivo ele inducción de presión negativa dentro del mismo y una porción de una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido para la conexión ai cartucho de suministro fluido; La figura 5 es una vista esquemática seccional, no a escala, de una porción de una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido; La figura 6 es una vista esquemática seccional, no a escala, de una porción de una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido de acuerdo con una modalidad de la descripción; y La figura 7 es una vista transversal, no a escala, de un cartucho de suministro fluido que contiene un dispositivo de inducción de presión negativa dentro del mismo y una porción de una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido de acuerdo con la descripción para la conexión al cartucho de suministro fluido.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con la referencia a las figuras 1 y 2, se ilustran vistas en perspectiva de un cartucho de fluido 10. El cartucho de fluido 10 incluye un cuerpo rígido 12 y una cubierta 14 acoplada al cuerpo 12. La cubierta 14 puede incluir un puerto de entrada 16 para llenar o volver a llenar el cuerpo 12 con flu..do tal como tinta.

En la figura 2 se provee una vista en perspectiva inferior del cartucho de fluido 10. Se provee un puerto de salida de fluido 18 para l a circulación del fluido hacia afuera del cartucho de fluido 10 a una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido descrito con más detalle a continuación. El cartucho de fluido 10 también puede incluir un panel considerablemente transparente 10 para detectar la presencia de líquido en el cartucho de fluido 10.

El cuerpo rígido 12 y la cubierta 14 del cartucho de fluido 10 incluyen se pueden hacer de una variedad de materiales, incluyendo pero no limitado a, metales, plásticos, cerámicas, y similares, siempre y cuando estén hechos de materiales compatibles con los fluidos que contienen. En ese sentido, se puede seleccionar un material polimérico que se puede utilizar para proveer el cuerpo 12 y la cubierta 14 de un grupo que consiste en un pol ieterimida termopl ástica amorfa disponible de G.E. Plastics of Huntersviile, Carolina del Norte, una resina de tereftalato de polietileno termoplástico relleno con vidrio disponible de E.l. du Pont, de Nemours and Company de Wilmington, Delaware, un poliestireno sindiotactic? que contiene fibra de vidrio disponible de Dow Chemical Company de Midland, Michigan, una mezcla de resinas de poliestireno de alto impacto/óxido de polifenileno disponible de G.E. Plastics, y una resina de éter de poli feni leno/pol i mida disponible de G.E. Plastics Cuando se utilizan cabezas de expulsión permanente o semipermanente , las cabezas de expulsión se pueden acoplar a un soporte de cartucho de fluido múltiple 22 (figura 3). El soporte 22, mostrado en la figura 3, incluye hendiduras múltiples para cartuchos de fluido 10 reemplazables .

En la figura 4 se ilustra una vista transversal de un cartucho de fluido 10 y estructura de cabeza de expulsión 24 que contiene un chip de expulsión 26. La estructura de cabeza de expulsión 24 se puede acoplar fija o desprendiblemente ai soporte 22. La estructura de cabeza de expulsión 24 incluye un componente de filtración y absorción por pabilo 28 que se acopia a un depósito de fluido filtrado 30 de la estructura de cabeza de expulsión 24.

Como se muestra en la figura 4, el cartucho de fluido 10 puede tener dos compartimentos dentro del mismo, un compartimento líquido 32 y una cavidad que contiene material que produce presión negativa 34. Se provee una trayector a de circulación de líquido 36 entre el compartimento líquido 32 y cavidad que contiene material que produce presión negativa 34. La cavidad que contiene material que produce presión negativa 34 puede contener ?na dispositivo que induce presión negativa 38 tai como una espuma afieltrada. Para propósitos de esta descripción, se puede utilizar una gran variedad de dispositivos que induce presión negativa 38 siempre y cuando el dispositivo esté en contacto cercano con un pabilo de salida de fluido 40 cuando un cart.ucho de fluido 10 se acopla a la estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido 24. Tales dispositivos que inducen presión negativa 38 pueden incluir, pero no limitarse a, espumas de celdas abiertas, fieltros, materiales que contienen capilar, materiales absorbentes, y similares.

Como se utiliza en la presente invención, los términos "espuma" y "fieltro" se entenderá que se refieren generalmente a espumas de celdas abiertas o reticuladas que tienen espacios vacíos intorconectados, es decir, porosidad y permeabilidad, de la configuración deseada l a cual permite que se conserve un fluido dentro de la espuma o fieltro y para fluir a través del mismo en una velocidad deseada para el suministro al micro-chip de expulsión de fluido 26. Las espumas y fieltros de este tipo típicamente son hechos de materiales de poliéter-poliuretano por métodos bien conocidos en la técnica. Un ejemplo comercialmente disponible ele una espuma apropiada es una espuma de celdas abiertas afieltrada la cual es un material ele poliuretano hecho por la polimerización ele un poliol y diisocianato de toluileno, la espuma resultante es una espuma de pol iéster flexible comprimida y reticulada hecha comprimiendo una espuma tanto con presión como con calor al espesor especificado.

Con referencia a la figura 5, se ilustra una vista esquemática, no a escala de un componente de filtración y absorción por pabilo 28. El componente de filtración y absorción por pabilo incluye una tapa de filtro 42 que se acopla fijamente a las paredes laterales 44 del depósito de fluido filtrado tal corno por adhesivo, soldadura láser, soldadura ultrasónica, apilado térmico, y similares. Un filtro 46 que puede ser de malla de plástico o malla de alambre 46 se fina a la tapa de filtro 42 ya sea por apilado térmico o por soldadura láser. Después se presiona un depósito de absorción por pabilo 48 on la tapa de filtro 42 y el pabilo 40 se ajusta a presión dentro ael depósito de absorción por pabilo 48 para proveer el componente ele filtración absorción por pabilo 28.

Cada uno de los artículos 40, 42, 46, y 48 del componente de filtración y absorción por pabilo 28 tiene una tolerancia de fabricación. Por lo tanto, la suma e las tolerancias de fabricación de cada uno de ios artículos 40, 42, 46, y 48 provee la tolerancia de fabricación general del componente de filtración y absorción por pabilo 28.

Aquellos expertos en la técnica reconocerán fácilmente que la invención no está limitada a la modalidad ilustrada. Por ejemplo, en una modalidad alternativa, una pluralidad de los depósitos de fluidos filtrados se puede cubrir con una sola tapa, y se pueden colocar cuatro o más estructuras de filtración y absorción por pabilo en dicha tapa .

Como se ilustra en las figuras 3 y 4, cuando se coloca el cartucho 10 en el soporte 22, se coloca el componente de filtración y absorción por pabilo 28 a través del puerto de salida de fluido 18 para que el pabilo 40 esté en contacto de circulación de fluido cercano con el dispositivo que induce presión negativa 33 en la cavidad 34 del cartucho 10. Conforme se expulsa el fluido por el chip de expulsión 26, se ocasiona que el fluido vuelva a Llenar el depósito de fluido 30 por la circulación desde el dispositivo que induce presión negativa 38, a través del pabilo 40 y el filtro 46. Un pabilo 40 convencional, por lo tanto, está compuesto de trayectorias entrelazadas capilarmente, por ejemplo, fibras de poliolefina afieltrada t.al como polietileno o fibras de polipropileno.

Con referencia a as figuras 6 y 7, se ilustra un dispositivo de filtración y absorción por pabilo 50 perfeccionado. El dispositivo 50 incluye una tapa de filtro 52 y un componente de filtración y absorción por pabilo 54 no fibroso integralmente formado lo que provee un dispositivo de filtración y absorción por pabilo 50 considerablemente unitario. El componente de filtración y absorción por pabilo no fibroso 54 formado se puede proveer por un substrato poroso poiimérico hidrófilo, hecho de un material de poliéster o poliolefina. Tal material polimérico puede incluir partículas termoplásticas sinterizadas que proveen un tamaño de poro nominal dentro del mismo que se extiende de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 mieras.

En una modalidad alternativa, el componente de filtración y absorción por pabilo 54 del dispositivo 50 puede incluir una pluralidad de zonas de porosidad dentro del mismo, por ejemplo, una zona de absorción por pabilo y una zona de filtración que tiene diferentes tamaños de poro nominal. Tales componentes de filtración y absorción por pabilo están disponibles de Porex Corporation de Fairourn, Georgia y se pueden hacer ele ¿icuerdo con una o más de las Patentes de E. ü. A. No. 5,432,100 y 6,030,558 de Smith, et al.

El acoplamiento del dispositivo do filtración y absorción por pabilo 50 a las paredes laterales 40 del depósito de fluido filtraao 30 se puede lograr por una variedad de técnicas que incluyen, pero no se limitan a, soldadura láser, apilado térmico, soldadura ultrasónica, adhesivos, y similares. Ya que se provee un dispositivo 50 esencialmente unitario, solamente se requiere un paso para acoplar el dispositivo de filtración y absorción por pabilo 50 a la estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido 24. En contraste, en los dispositivos de filtración y absorción por pabilo a t.eriores, se requerían por lo menos cuatro pasos de ensamblaje para acoplar el dispositivo de filtración y absorción por pabilo a la estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido.

Además, ya que los componentes 52 y 54 del disposit.ivo de filtración y absorción por pabilo 50 se forman integralmente para proveer el dispositivo 50 esencialmente urntaiio, únicamente se requiere una b.ila tolerancia de fabricación para el dispositivo 50 en general. Por lo tanto, las tolerancias de fabricación para el dispositivo de filtración y absorción por pabilo 50 puede ser considerablemente menor que las tolerancias de fabricación combinadas para los componentes de filtración y absorción por pabilo existentes.

Con referencia ahora a las figuras 3 y 7, cuando el cartucho 10 se coloca en el soporte 22, el dispositivo de filtración y absorción por pabilo 50 se coloca a través del puerto de salida de fluido 18 para que el componente de filtración y absorción por pabilo 54 esté en contacte) de circulación de fluido cercano con el dispositivo que induce presión negativa 38 en la cavidad 34 del cartucho LO. Conforme se expulsa el fluido por el chip de expulsión 26, se causa que el fluido vuelva a llenar el depósito de fluido 30 por la circulación desde el dispositivo que induce presión negativa 38, a través del componente de filtración y absorción por pabilo 54.

Habiendo descrito varios aspectos y modalidades de la descripción y algunas ventajas de la misma, se reconocerá por aquellos expertos en la técnica que las modalidades son propensas a varias modificaciones, sustituciones y revisiones dentro del espíritu y alcance de las reiv ndicaciones anexas.

Claims (5)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES 1.- Una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido que comprende una estructura moldeada de filtración y absorción por pabilo no fibrosa acoplada fijamente a un depósito de fluido filtrado de la estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido para la circulación del. fluido filtrado a un micro-chip de expulsión de fluido acoplado a la estructura de cabeza. 2.- La estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido de conformidad con la re vindicación 1, caracterizada porque la estructura de filtración y absorción por pabilo comprende un substrato poroso polimérico hidrófilo, y una tapa de filtro moldeado al substrato poroso para proveer una tapa unitaria, a la estructura de filtración absorción por pabilo. 3.- La est.ruct.ura de micro-cabeza de expulsión de fluido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la estructura de filtración y absorción por pabilo comprende un substrato poroso polimérico hidrófilo, que tiene una o más zonas de porosidad diferentes dentro de la misma. 4.- La estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la estructura de filtración y absorción por pabilo comprende un poliéster, polipropileno, polietileno, o material PET. 5.- La estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido de conformidad con la reivindicación i, caracterizada porque la estructura de filtración y absorción por pabilo está acoplada fijamente al depósito de fluido filtrado por un método seleccionado entre el grupo que consiste ele soldadura Láser, soldadura ultrasónica, y apilado térmico. 6. - La estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la estructura de filtración y absorción por pabilo está acoplada de forma adhesiva ai depósito de fluido filtrado. . - La estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido de conformidad con la reivindicación L, caracterizada porque la estructura de filtración y absorción por pabilo comprenden partículas termoplasticas sintepzadas que proveen un tamaño de poro nominal que se extiende aproximadamente de b a aproximadamente 50 mieras. 8.- Un método para ensamblar una estructura de micro-cabeza ele expulsión de fluido para un cartucno de suministro fluido, el método comprende los pasos de: proveer una estructura de filtración y absorción por pabilo no fibrosa moldeada; y acoplar fijamente la estructura de filtración y absorción por pabilo a un depósito de fluido filtrado de la estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido para la circulación de fluido filtrado desde un cartucho de suministro a un micro-chip expulsión de fluido acoplada a la estructura de cabeza. 9.- El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque la estructura de filtración y absorción por pabilo comprende un substrato poroso polimerico hidrófilo, y una tapa de filtro moldeada, un substrato poroso para proveer una tapa integrada, a la estructura de filtración y absorción por pabilo. 10.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracr.erj zada porque la tapa de filtro está acoplada fijamente al depósito de fluido filtrado por un método seleccionado entre el grupo que consiste ae soldadura láser, soldadura ultrasónica, y apilaao térmico. 11.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada porque la tapa de filtro está acoplada fijamente al depósito de fluido filtrado por el uso de un adhesivo. 12.- El método de conformidad con La reivindicación 8, caracterizada porque la estructura de filtración y absorción por pabilo comprende un substrato poroso polimérico hidrófilo, que tiene una o más zonas de porosidad diferentes dentro del mismo. 13.- El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque la estructura de filtración y absorción por pabilo comprende un poliéster, polipropileno, polietileno, o material PET. 14.- El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque la estructura e filtración y absorción por pabilo comprende partículas termoplásticas sinterizadas que proveen un tamaño de poro nominal que se extiende de aproximadamen e 5 a aproximadamente 50 mieras. 15.- Un soporte de depósito de suministro fl ido que comprende una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido hecha por el método de la reivindicación 8. 16.- Un cartucho de suministro fluido para una micro-cabeza de expulsión de fluido que comprende una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido hecha por el método de la reivindicación 8. 17.- Un soporte de cartucho de suministro de fluido que comprende una estructura de micro-cabeza de expulsión de fluido permanente o semipermanente, la estructura de cabeza de expulsión comprende un micro-chip de expulsión de fluido, un depósito de fluido filtrado en comunicación de circulación de fluido con el micro-chip de expulsión de fluido, y una estructura de filtración y absorción por pabilo acopiado fijamente al depósito de fluido filtrado para la circulación de fluido filtrado al depósito de fluido filtrado, en donde la estructura de filtración y absorción por pabilo comprende un elemento filtración y absorción por pabilo no fibroso moldeado. 18.- El soporte de cartucho de suministro ele fluido de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la estructura de filtración y absorción por pabilo comprende un element.o de filtración y absorción por pabilo poroso polimérico hidrófilo y una tapa de filtro moldeada al elemento de filtración y absorción por pabilo para proveer una Lapa unitaria, a la estructura de filtración y absorción por pabilo. 19.- El soporte de cartucho de suministro de fluido de conformidad con la reivindicación 1"-', caracterizado porque el elemento de filtración y absorción por pabilo comprende un substrato poroso polimérico hidrófilo, que tiene por lo menos dos zonas de porosidad diferentes dentro del mismo. 20.- El soporte de cartucho de suministro de fluido de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la estructura de filtración y absorción por pabilo está acoplada fijamente al depósito de fluido filtrado por un método seleccionado entre el grupo que consiste de soldadura Láser, soldadura ultrasónica, y apilado térmico.