專利名稱：用于噴墨打印頭的膜盒系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種噴墨打印機，特別是用于從噴墨打印機供墨口排除空氣的裝置和設備。在噴墨打印頭的使用期間，在墨水中產生空氣或氣泡，其聚積而形成大的氣泡。隨著氣泡的形成和聚積，其容易聚積在打印頭的供墨口、過濾區(qū)域和供墨通道中。如果空氣或氣泡的量顯著增加，可能影響打印頭的性能。對于可更換的打印頭，空氣的聚積典型地不是一個重要的問題。然而，對于長壽命的永久或半永久的有墨盒體和分離的可更換墨盒的打印頭，和對于高質量，高速打印裝置，空氣或氣泡的聚積將是一個問題。
在打印期間，在打印頭墨水流動通道中的一些空氣或氣泡通過打印頭的噴墨孔能從打印頭中排除。然而，一部分空氣或氣泡可能通過供墨通道在墨盒體和墨盒之間的連接部分回流?？諝饣驓馀菀部梢酝ㄟ^其他機理聚積在墨盒體和墨盒之間的供墨口。當墨水進入墨盒時，一定量的溶解的空氣包含在墨水中。隨著墨水在墨盒或打印頭中被加熱，其溶解空氣的能力下降了，并且，空氣或氣泡從墨水中釋放出來。在打印頭供墨口中的空氣或氣泡的另一來源是來自墨盒與墨盒體的拆卸和連接。如果一個用盡的墨盒的墨水干涸，空氣將充滿連接墨盒與墨盒體的供墨口。即使墨盒的墨水不干涸，當每次墨盒連接到墨盒體上和/或從其上拆卸時，一定量的空氣會導入供墨口。
通過噴墨啟動打印頭可以使空氣或氣泡從打印頭本身排出，然而，由于墨盒的更換，在供墨口仍有一定量的空氣。這些空氣實際上封閉在墨盒體和墨盒之間，在墨盒與墨盒體連接的連接口中。
本發(fā)明的一個目的是提供一種從噴墨打印頭中排除空氣或氣泡的裝置和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種從供墨口排出大量空氣和最小量墨水的裝置。
本發(fā)明的又一目的是提供一種基本自動的空氣排除系統(tǒng)，其能通過更換墨盒而啟動。
本發(fā)明提供了一種用于從噴墨頭排除空氣或氣泡的裝置，包括一連接于一墨盒的積氣室，和氣體入口與所述積氣室流體連通，所述入口包括一隔板件用于密封所述入口，其特征在于所述積氣室包括一積氣裝置，和一用于推壓積氣裝置的推壓元件，當墨盒連接在墨盒體上時，可將氣體從墨盒體通過入口吸入積氣室中。
本發(fā)明提供了一種墨盒，包括一膜盒裝置，用于從一打印頭的供墨口排除空氣或氣泡，該膜盒包括一可變容積的腔，一推拉裝置用于從一初始的最小容積增加腔的容積，一空氣入口與所述腔流體連通，和一密封元件用于有效地密封所述腔和入口，從而保持腔的最小初始容積。
本發(fā)明還提供了一種噴墨頭，包括一墨盒體，容納有一或多個永久或半永久的打印頭，一過濾和空氣排除系統(tǒng)連接于墨盒體與打印頭流體連通，一可更換的墨盒包括一供墨口用于向打印頭供墨，所述墨盒可取下地連接于所述過濾和空氣排除系統(tǒng)，和一空氣或氣泡排除裝置連接于所述墨盒，空氣或氣泡排除裝置包括一真空腔，和一與真空腔流體連通的真空釋放孔，真空釋放孔包括一隔板件用于密封孔，其特征在于真空腔有一底部，一頂部邊緣部分和側壁部分，形成一端部打開的腔，一膜盒元件繞開口端部腔的周邊連接于頂部邊緣部分，和一推壓裝置設置在腔中位于膜盒元件和其底部之間。
本發(fā)明的空氣或氣泡排除系統(tǒng)的優(yōu)點是空氣或氣泡排除裝置的結構能根據(jù)墨盒的更換而基本自動地啟動，而不需要操作者的參與。不同于加注(priming)或回壓控制系統(tǒng)，本發(fā)明的裝置適于排除空氣或氣泡，使只有空氣和/或最少量的墨水從墨盒、墨盒體和/或供墨口中排出。加注裝置典型地只從打印頭和打印頭本身的墨水通道中排除空氣，而對從墨盒和墨盒體之間連接部分的供墨口中排除氣泡無效。同樣，通過增加在墨盒中的壓力墨盒壓力裝置可以減少在墨盒本身中氣泡的產生，然而，其對于墨盒干涸或當取下或安裝一個新的墨盒而導入供墨口的空氣或氣泡的排除基本無效。
所以，本發(fā)明是對從噴墨頭供墨口中排除空氣或氣泡的能力提供一種改進。
下面通過實施例并參照附圖對本發(fā)明進行描述。


圖1是組裝于一個噴墨打印機的墨盒體的可取下的供墨盒的透視圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的空氣或氣泡排除裝置的透視的分解圖；圖2B，2C，2D和2E是根據(jù)本發(fā)明的可替換的空氣或氣泡排除裝置的示意剖視圖；圖3是一個用于與本發(fā)明的空氣或氣泡排除裝置相連的過濾柱和空氣排除結構的透視的剖視圖；圖4是用于與本發(fā)明的空氣或氣泡排除裝置相連的過濾柱和空氣排除結構的透視的分解圖；圖5是組裝于可取下的供墨盒的過濾柱和空氣排除結構的剖視圖，供墨盒包括一本發(fā)明的空氣或氣泡排除裝置；圖6是與一可設置的供墨盒一起使用的墨盒體的透視圖。
現(xiàn)在參見圖1，顯示了可更換的墨盒10的透視圖，其連接于一永久或半永久的墨盒體12。墨盒10可以容納一單色的墨水，例如黑的、青籃的、深紅的或黃的墨水，或可以容納多色的墨水。墨盒體12的結構可以連接于一單一的墨盒10或可以擴大以固定多個墨盒10。在單色墨盒10的情況下，墨盒體12典型地容納一單一的打印頭14，其位于墨盒體12的與墨盒連接側16相反的一側。在多墨盒10或多色墨盒10的情況下，墨盒體12可以容納多個打印頭14，典型地是三個或四個打印頭14。
在高速和高質量的打印操作中，最好墨盒體12適于從打印頭排除熱量。這可以通過用導熱金屬例如鋁或鋅構成墨盒體12和/或在墨盒體12上提供導熱膜18完成，以通過傳導和對流從打印頭傳導出熱量。
關于墨盒10，墨盒10有一包括一手柄22的上部20，和一下部24。一積氣室26最好連接于墨盒10的下部24。圖2A中顯示了最佳積氣室26的分解圖。
積氣室26包括一底部28，端部30和32，側部34和36，和頂部邊緣或周邊部38形成一端部打開的腔40。在腔40中設置一個推壓裝置42，和一個不滲透的柔性件44沿頂部周邊部分連接，形成一個封閉的積氣室26。
推壓元件42最好是一彈性的片簧，其設置在腔40中，最好，在最初的壓縮狀態(tài)，其位于底部28和柔性件44之間。推壓元件42的目的是根據(jù)積氣室26與噴墨墨盒體的連接，在離開腔40的底部28的方向推壓柔性件44，這將在下面更詳細地描述?？梢允褂酶鞣N推壓元件42，包括但不局限于螺旋彈簧和彈性合成橡膠的開孔的泡沫材料。
可用的合成橡膠泡沫材料包括但不限于未粘結的乙醚或酯類的聚胺酯泡沫和開孔的聚烯烴泡沫，這種泡沫材料例如在Day的美國專利NO.5400067中作了描述，其一并在此進行參考。
柔性件44最好由彈性薄膜材料制造，例如低密度的聚乙烯薄膜，聚丙烯薄膜，玻璃紙，乙烯樹脂，和類似材料，它們可連接在腔40頂邊或周邊部分38。在柔性件44和腔40頂邊部分之間通過在腔40周邊周圍熔接柔性件44的邊緣和/或通過使用粘合劑形成空氣密封。也可以使用其他方式例如夾環(huán)等，密封地連接柔性件，從而封閉積氣室26的開口腔40。最好，柔性件44是彈性的，從而使其在最初能向腔底部推壓，從而能壓下推壓元件42，而不會拉裂柔性件或使其過分拉伸。通過將柔性件向底部推壓，使腔40的容積最初為最小。
積氣室26也容納了一氣體入口46，其通過氣流通道48與腔40連通。氣流通道48的寬度最好為大約0.3-3mm，其高度為大約0.3-3mm，以使通過通道48移動氣泡所要求的壓力差最小。為了使積氣室26的腔40中有最初的低于大氣壓的壓力，通過壓下柔性件44和將推壓元件42向腔40的底部28壓下，將空氣從腔40中擠出，并用開口密封裝置50密封氣體入口46。一最好的開口密封裝置50是一彈性隔板，其可以通過一針形裝置穿透隔板，在穿透之后，能有效地密封針形裝置的周圍，能基本防止任何空氣或氣體從它們之間漏出。
通過穿透開口密封裝置50，可以將空氣或氣體導入積氣室26，從而使推壓裝置42向上推柔性件44，隨著空氣或氣體從氣體入口46通過通道48進入腔40，使柔性件遠離腔40的底部28。隨著柔性件44被向上推和離開底部28，和使腔40的容積有效地增加，推壓裝置42于是產生一個抽吸作用。
如圖所示，在真空室26中的腔40最好是一大致細長矩形的腔40。腔40最好有0.4-6.0ml的膨脹容積。本發(fā)明不限于圖2所示的積氣室26或腔40或其他部件的形狀，因為也可以使用其他形狀的部件。例如，積氣室26可以是圓柱形的，球形的，橢圓形的，或其他形狀，只要腔40能有足夠的容積以從墨盒和墨盒體的供墨口區(qū)域排除空氣或氣體。
在最初向底部28壓下柔性件44和以隔板50密封氣體入口46之后，整個積氣室26被安裝在墨盒10上，從而柔性件44的與腔相對的側壁52與墨盒10的下部24相鄰(圖1)。通過夾子積氣室26可取下地連接于下部24，或通過熱塑性焊接技術或使用粘合劑永遠地連接在墨盒10上。
在圖2B-2E中以剖視圖示出了其他的積氣裝置。在該附圖中，積氣裝置26基本上是矩形裝置，其包括一膜盒室62，有一膜盒(bellow)64和一推壓元件例如彈簧66或68。膜盒64通過一氣流通道70與一包含一上述隔板50或其他密封開口的裝置的入口72流體連通。膜盒64最好包括一釋放機構，其包括一剛性的板76，板連接于彈簧66或68，和一啟動裝置例如連接于板的銷78。
在初始狀態(tài)，銷78與一啟動孔80接合。當將墨盒連接于墨盒體上時，一啟動釋放裝置被插入孔80中，從而推動銷78。在圖2B中，彈簧66是在壓縮狀態(tài)下，從而隨著釋放機構的啟動，彈簧66向室62的另一端82推動板76，如圖2C所示。在圖2D中，彈簧68是在拉伸狀態(tài)，所以，當釋放機構啟動時，通過彈簧68向端部82拉動板76，如圖2E所示。一個氣孔84最好設置在端部82，以使空氣能隨著釋放機構的啟動而從室62中排出?？梢允褂酶鞣N釋放機構，以將膜盒保持在壓縮狀態(tài)，直到當墨盒被連接到墨盒體上而啟動積氣裝置時。這種釋放機構可以包括栓銷，桿件，凸輪和類似裝置，以保持在壓縮狀態(tài)下的彈簧66或在拉伸狀態(tài)下的彈簧68?？梢岳斫猓谑?2中的膜盒64可以由一球形室例如一吸氣器，或一有彈性和固有記憶功能的波紋管裝置代替，其足以使波紋管或吸氣器從壓縮狀態(tài)擴張到一擴張狀態(tài)，而不需要彈簧66或68。
本發(fā)明的另一重要的特征是墨水過濾和空氣排除系統(tǒng)90，其示于圖3的剖視圖中。空氣排除系統(tǒng)90與積氣室26合作，以致當墨盒安裝在系統(tǒng)90上時，密封裝置50被穿透，引起抽吸作用，以隨著腔40體積的擴張(圖2A)或膜盒64的擴張(圖2B-2E)，使空氣或氣泡從墨盒體中排出。
墨水過濾和空氣排除系統(tǒng)90包括一供墨針閥組件92和一氣體排除針閥組件94，其連接于一大致矩形的細長的過濾腔98上部96。過濾腔98由上部96，側壁100，端壁102和底部104。一墨水出口106連接于底部104和與過濾腔98的過濾的墨水和氣體腔108流體連通。出口106最好有倒齒或毛邊110或槽，用于將過濾和空氣排除系統(tǒng)90與墨盒體密封連接。
墨水和空氣或氣體通過細長的墨水針件114和連接于頂部96的墨水入口116流入過濾腔98的上部112。在上部112，通過過濾件118將墨水中的殘渣和雜質除掉，從而使過濾的墨水貯存在過濾墨水和氣體腔108中。因為過濾件118是傾斜的并非水平地設置在過濾腔98中，使空氣或氣泡積存在與氣體排出針閥組件94相鄰的腔98的氣體貯存區(qū)域120。氣體排除針閥組件94包括一細長的氣體排除針件122，其通過形成在過濾腔98上部96的氣體排除口124與氣體貯存區(qū)域120流體連通。
圖3中顯示了過濾和空氣排除系統(tǒng)90的細節(jié)，參照圖4可以看到系統(tǒng)90的分解圖。如圖所示，針閥組件92和94最好基本相同。組件92和94分別包括一細長的針件114和122，其分別通過彈性密封裝置例如O形環(huán)130和132可密封地連接于開口116和124。閥彈簧134和136繞細長的針件114和122設置在針件突緣138和140與彈簧推壓裝置142和144之間。彈簧推壓裝置142和144分別有圓柱形的閥146和148，有環(huán)形孔150和152，用于在其中容納細長的針件114和144。閥引導件154和156連接于頂部96，并包含閥移動停止邊緣158和160，它們可與彈簧推壓裝置142和144的突緣162和164接合。
在封閉狀態(tài)，通過彈簧134和136將閥146和148推離頂部96，從而閥146和148覆蓋細長針件114和112上的入口116和168。當墨盒10連接時，彈簧推壓裝置142和144向上部推壓，從而壓下彈簧134和136，使閥146和148下降以暴露墨水入口166，和氣體出口168。隨著墨盒10的取下，彈簧134和136再將閥146和148推離頂部96，從而閥再覆蓋和密封墨水入口166和氣體出口168。
參見圖5，顯示了一部分剖視的墨盒170(與墨盒10相同)，一積氣室172(與積氣室26相同)，和一過濾和空氣排除系統(tǒng)174(與系統(tǒng)90相同)，過濾和空氣排除系統(tǒng)174可接合地連接于墨盒170。當墨盒170和過濾和空氣排除系統(tǒng)174連接時，供墨口176和空氣和氣泡排除口178分別與閥180和182接合，然后，其將彈簧推壓裝置184和186向過濾和空氣排除裝置174上部188推動。當向下推動閥180和182時，針件194和196的的墨水入口190和氣體出口192分別被打開，從而通過針件194使過濾腔198與墨盒墨水出口176流體連通。同樣，氣體存貯區(qū)域200與空氣或氣泡排除口178流體連通用于空氣和/或氣體通過氣體排出針件196流動進入積氣室172。
為了使墨盒170的供墨口176與相鄰于針件194的墨盒的墨水的流出形成密封，供墨口176最好包括一彈性隔板202，其與針件194密封接合。同樣，空氣或氣泡排除口178最好包括一隔板204，用于與針件196密封接合。當墨水流入過濾腔198時，墨水被過濾通過過濾器206除掉顆粒和殘渣，并且凈化的墨水流入過濾的墨水部分208，用于流出供墨口210進入墨盒體。
通過將供墨口210插入體212上的孔214，可將過濾和空氣排除裝置174連接于墨盒體212(圖6)。為了使供墨口210與孔214密封連接，一彈性墊圈，環(huán)形或O形密封圈216可以插入孔214中，或設置在供墨口210周圍，使O形密封圈與供墨口210上的槽218接合，并使O形密封圈216的外表面與孔214的內表面區(qū)域222緊密鄰接。O形密封圈216最好由彈性材料制造，包括但不限于天然橡膠，合成橡膠，聚氨酯泡沫，乙烯-丙烯-二烯單基物(EPDM)，硅樹脂或類似材料，只要所選擇的O形密封圈材料是耐墨水的，并能在其之間形成有效的密封而防止墨水或空氣泄漏。也可以使用其他的裝置以在供墨口210和墨盒體212的孔214之間形成密封連接，這些裝置包括但不限于與或不與O形密封圈216一起使用粘合劑，使用彈性橡膠體的墊圈或密封環(huán)，和將過濾和空氣排除裝置熱塑性地焊接在墨盒體212和類似裝置上。
本發(fā)明有許多變形，都在本發(fā)明的精神范圍之中。
權利要求
1.一種用于從噴墨頭排除空氣或氣泡的裝置，包括一連接于一墨盒的積氣室，和氣體入口與所述積氣室流體連通，所述入口包括一隔板件(septum)用于密封所述入口，其特征在于所述積氣室包括一積氣裝置，和一用于推壓積氣裝置的推壓元件，當墨盒連接在墨盒體上時，可將氣體從墨盒體通過入口吸入積氣室中。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于積氣裝置包括一柔性的聚合物薄膜和一推壓(urging)裝置。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于所述推壓裝置包括一片簧。
4.如權利要求2所述的裝置，其特征在于所述推壓裝置包括一彈性的合成橡膠泡沫材料。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于積氣裝置包括一膜盒(波紋管)，其有一第一端和一第二端，膜盒的第一端連接于積氣室的第一端壁，膜盒的第二端連接于一剛性板，該板有一釋放機構，在膜盒內有一彈簧，其一端連接于板，彈簧在初始被壓縮，從而使膜盒有一最小的初始容積。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于積氣裝置包括一膜盒，其有一第一端和一第二端，膜盒的第一端連接于積氣室的第一端壁，膜盒的第二端連接于一剛性板，該板有一釋放機構，和一彈簧與膜盒相對連接于板上，彈簧在初始被拉伸，從而使膜盒有一最小的初始容積。
7.一種墨盒，包括一膜盒裝置，用于從一打印頭的供墨口排除空氣或氣泡，該膜盒包括一可變容積的腔，一推拉裝置用于從一初始的最小容積增加腔的容積，一空氣入口與所述腔流體連通，和一密封元件用于有效地密封所述腔和入口，從而保持腔的最小初始容積。
8.如權利要求7所述的墨盒，其特征在于膜盒裝置連接于墨盒的外側壁。
9.如權利要求7所述的墨盒，其特征在于積氣裝置包括一柔性的聚合物薄膜和一推壓裝置。
10.如權利要求9所述的墨盒，其特征在于所述推壓裝置包括一用于推壓所述薄膜的彈性合成橡膠泡沫材料。
11.如權利要求7所述的墨盒，其特征在于所述密封元件包括一隔板件。
12.如權利要求7所述的墨盒，其特征在于可變容積的腔包括一膜盒，和一連接于膜盒的釋放機構，膜盒初始被壓縮，使膜盒提供一初始最小的腔容積。
13.一種噴墨頭，包括一墨盒體，容納有一或多個永久或半永久的打印頭，一過濾和空氣排除系統(tǒng)連接于墨盒體與打印頭流體連通，一可更換的墨盒包括一供墨口用于向打印頭供墨，所述墨盒可取下地連接于所述過濾和空氣排除系統(tǒng)，和一空氣或氣泡排除裝置連接于所述墨盒，空氣或氣泡排除裝置包括一真空腔，和一與真空腔流體連通的真空釋放孔，真空釋放孔包括一隔板件用于密封孔，其特征在于真空腔有一底部，一頂部邊緣部分和側壁部分，形成一端部打開的腔，一膜盒元件繞開口端部腔的周邊連接于頂部邊緣部分，和一推壓裝置設置在腔中位于膜盒元件和其底部之間。
14.如權利要求13所述的噴墨頭，其特征在于膜盒元件包括一聚合物的薄膜。
15.如權利要求13所述的噴墨頭，其特征在于推壓裝置包括一片簧。
16.如權利要求13所述的噴墨頭，其特征在于推壓裝置包括一彈性的合成橡膠泡沫材料。
17.如權利要求13所述的噴墨頭，其特征在于所述推壓裝置初始被壓縮，使當空氣或氣體進入腔時，推壓裝置迫使膜盒元件離開腔的底部。
18.如權利要求13所述的噴墨頭，其特征在于過濾和空氣排除系統(tǒng)還包括一過濾腔，其容納一過濾元件，一墨水入口用于與所述墨盒流體連通，一空氣出口用于與所述空氣或氣泡排除裝置流體連通，和一墨水出口用于向所述包含打印頭的所述墨盒體供應過濾的墨水。
19.如權利要求18所述的噴墨頭，其特征在于所述過濾和空氣排除系統(tǒng)還包括一墨水入口針閥，其連接于所述墨水入口。
20.如權利要求19所述的噴墨頭，其特征在于過濾和空氣排除系統(tǒng)還包括一空氣出口針閥，其連接于所述的空氣出口。
21.如權利要求18所述的噴墨頭，其特征在于墨水出口通過彈性合成橡膠O形密封環(huán)連接于所述墨盒體。
22.如權利要求18所述的噴墨頭，其特征在于所述過濾腔包括一大致矩形的腔和所述過濾元件設置在所述矩形腔中，從而在所述空氣出口附近形成一空氣或氣泡存貯區(qū)域。
全文摘要
一種用于從噴墨頭排除空氣或氣泡的裝置,包括:一連接于一墨盒的積氣室,和氣體入口與所述積氣室流體連通,所述入口包括一隔板件用于密封所述入口,其特征在于:所述積氣室包括一積氣裝置,和一用于推壓積氣裝置的推壓元件,當墨盒連接在墨盒體上時,可將氣體從墨盒體通過入口吸入積氣室中。
文檔編號B41J2/19GK1351542SQ00806236
公開日2002年5月29日 申請日期2000年4月11日 優(yōu)先權日1999年4月13日
發(fā)明者詹姆斯·哈羅德·鮑爾斯, 馬修·喬·魯賽爾 申請人:萊克斯馬克國際公司