帶有凹入充填孔和墨水容器通氣孔的液體墨盒的制作方法

專利名稱：帶有凹入充填孔和墨水容器通氣孔的液體墨盒的制作方法
技術領域：
本發明涉及用來將液體墨水供應到熱噴墨打印設備中的打印頭的盒。
背景技術：
熱噴墨打印在本領域中已眾所周知。美國專利No.5,997,121介紹了這種打印的幾個方面。
在現有的熱噴墨打印中，打印頭包括一個或多個與一個相對較小供應腔連通的墨水充填溝道，或者在一端有集流腔，而在相對端具有一個被稱之為噴嘴的開口。在根據要求滴落的熱噴墨打印機的當前實際實施例中，業已發現，當在打印頭噴嘴內的墨水壓力保持在一個預定的計示壓力范圍內時打印機工作最為有效。具體地說，在操作期間當一個單獨噴嘴或者整個打印頭不能噴出墨滴時，在每個噴嘴中以及所延伸的打印頭的墨水供應管道內有一定的負壓或者說“背壓”是十分重要的。產生和保持這種背壓的特征在美國專利No.5,289,212中進行過介紹，其內容在此用作為參考。
墨水從一個墨盒被供應到打印頭。墨盒包括一個墨水源，該墨盒一般構型為以保持所需的負壓。墨盒一般為用戶可更換的與打印設備的打印頭匹配單元。
在交付給用戶之前，墨盒用墨水充填。在墨盒被充填以后，周圍環境條件(即溫度、大氣壓力等)的變化可能給用戶造成難題。如果盒完全被密封，那么在用戶啟封該盒以便將其裝入打印頭內時盒內的東西可能處于比周圍高的壓力狀態下。在這種情況下墨水可在啟封盒時強有力地不可預測地從墨盒中噴出。

發明內容
本發明提供一種流體盒，例如一種用來充填噴墨打印頭用墨水的盒，包括一個具有外壁的芯腔以及一個也具有外壁的墨水腔。一個排出孔穿透芯腔的一個外壁延伸。一個通氣孔也穿透芯腔的一個外壁延伸。一個流體通道連接墨水腔和芯腔。墨水腔外壁做成除了通過流體通道和芯腔的流體連通之外在墨水腔和周圍環境之間沒有流體連通。
根據本發明的另一個方面，提供了一種充填墨盒的方法。該盒包括一個外殼，所述外殼限定出一個芯腔和一個墨水腔，而且在墨水腔和芯腔之間具有一個流體通道。外殼另外還包括位于芯腔中的芯材，并具有一個穿透外殼進入芯腔的流體孔。根據本發明的方法，在流體孔和芯材之間保持一個空間間隙，而且墨水通過流體孔被供應到芯腔之中，直到墨水通過流體通道流入墨水腔為止。在充填管流體孔和芯材之間保持一個間隙的步驟包括提供一種防止芯材接觸流體孔的結構。


圖1是采用本發明的結構的一特定實施例的一個示例性墨盒的透視圖，并以虛線顯示其內部結構。
圖2是采用本發明的一個墨盒的側剖圖。
圖3是使用本發明的一個墨盒的頂視圖。
圖4是沿圖2的4-4線剖切的本發明的一個墨盒的剖截面圖。
圖5是沿圖2的5-5線剖切的使用本發明的一個墨盒的剖面圖。
而圖6是使用本發明的一個墨盒的仰視圖。
具體實施例方式
參見圖1和2，一個使用本發明的流體盒10包括一個由許多壁14、15、16和18構成的外殼12。在圖示的特定實施例中，外殼的壁包括頂壁14、15以及一個大體上平行且相對的底壁18。四個側壁構成外殼。熟悉此項技術的人們會認識到外殼的頂壁14和多個側壁16可由一個單獨成型的塑料件作為一個單獨單元整體地形成，而底壁18可粘結在該結構上。因此這些壁包圍住一個基本中空的外殼內部。在圖1中，盒的內部結構用虛線顯示。圖2是一個側剖圖。
外殼內部包含一個芯腔22以及一個流體或墨水腔24。一塊隔板從頂壁14朝底壁18延伸，并且延伸在兩個相對側壁16之間，以便將外殼內部分割成芯腔和流體或墨水腔。
一個流體通道30在墨水腔和芯腔之間提供流體連通。在該詳細描述和圖示的實施例中，在芯腔和墨水腔之間的流體通道是隔板20內的一個間隙，它鄰接外殼底壁18。然而，熟悉此項技術的人們會認識到在墨水腔24和芯腔22之間也可提供其他類型的流體通道(例如管或其他結構)。在墨水腔和芯腔之間的流體通道應該靠近墨水腔底部。
一個排出孔40貫穿外殼芯腔22的其中一壁。該排出孔40提供盒與打印頭互相配合的位置，而且通過該位置墨水從盒供應到噴墨打印頭。參見圖6，排出孔40被顯示在芯腔的底壁18內，該底壁與頂壁大致相對。然而，排出孔還可穿透其中一外殼側壁。在盒被安裝在打印設備打印頭中之前，用一個封條50覆蓋住排出孔40。例如，金屬帶、箔或者墨水不能滲透的其它材料被配置在具有排出孔的壁外表面上，以便覆蓋住排出孔，并被密封在底壁外表面上。封條50是可去除的，因此用戶能在將盒插入打印頭之前將其去除。封條50的一個延伸端超出底壁18的端部。當用戶即將把盒裝入打印頭時，用戶能抓住該延伸端以便從底壁18去除該帶。然而，在某些結構中，封條可保留在應有位置，并在盒被安裝以便用于打印設備時由打印頭刺透或以別的方式穿透。
一個墨水保持元件，例如一個芯62，基本上充滿芯腔22的內部。熟悉此項技術的人們熟知該芯材。例如，聚醚泡沫材料可被用作芯62。當用液體(例如墨水)浸透該芯材料時，芯材料有助于保持打印頭正確工作所用的負壓。因此，用于不同打印設備結構的具體材料可以是不同的。
墨水腔24基本上不含墨水保持材料。儲存在墨水腔24內的液體墨水從墨水腔通過流體通道30輸送到芯62。墨水根據需要通過排出孔40釋放以給打印頭供應用于打印的墨水。
多個垂直溝槽66從通道孔30沿著隔板20的芯腔側面向上延伸。這些垂直溝槽的長度可以為約3/8英寸(1.0cm)。這些溝槽有助于將墨水從墨水腔輸送到芯腔的芯材之中。
一個組合的充填孔和通氣孔60穿透芯腔的其中一外壁。在所示實施例中，充填孔/通氣孔60穿透芯腔頂壁14。一根通氣管61圍繞著通氣孔60并伸入芯腔22內。
多個突起，例如肋64，從外殼頂壁垂直地伸入芯腔22。肋64比通氣管61伸入芯腔更遠。例如，肋可以伸入芯腔內部比通氣管遠兩或三倍。因此，通氣管可以伸入芯腔0.10英寸(0.25cm)，而肋伸入0.20英寸(0.50cm)。在另一種結構中，通氣管可伸入芯0.20英寸(0.50cm)，而肋伸入0.40英寸(1.0cm)。
根據一個特定實施例，肋64的橫截面呈“H”形，這在圖4中看得最為清楚。然而，在讀完本說明書之后，熟悉本項技術的人們會認識到可以使用大量的其他形狀。在所述其他形狀中“Z”、“I”、彎曲形或其他形狀(指的是它們的橫截面形狀)都是可能的。
肋64在芯材62頂部和充填管或通氣管61的下邊緣之間保持一個空間間隙，因此芯材不會與通氣管接觸。從芯腔殼頂壁伸出的肋64阻止芯材與通氣管接觸。
形成流體或墨水腔的外殼壁被整體地構成或被密封，因此除了通過流體通道和芯腔的液體連通之外，在流體腔和周圍環境之間沒有流體連通。在該優選實施例中，外殼墨水腔部分24的頂壁和側壁15、16被整體地形成，且無開孔。該頂壁和側壁可利用注模技術由塑料例如聚丙烯之類模制而成。然而，熟悉本項技術的人們會認識到也能用其他材料和制造方法來成形外殼。
一個連續地橫過外殼墨水腔部分的底壁18被牢固地密封在外殼側壁16的底邊緣上。然而，根據墨水腔所需的容積，墨水腔的壁可用其他方式來形成。例如，墨水腔用的水平頂壁15可在側壁之間一個比芯腔頂壁14低的位置形成。這樣形成的墨水腔頂壁不需要是水平的，也不需要是平坦的，而是可以包括多個臺階或其他形狀。
根據使用本發明的一個特定實施例，芯腔的頂壁14包括一個圍繞通氣孔60的凹槽部分70，如圖3所示。在頂壁14外表面內的凹槽70與一個溢出通道82流體連通。在所描述的特定實施例中，該溢出通道包括一根管，它沿著外殼的一個側壁被整體地形成，而且溢出管82的一端位于凹槽70處，而另一端鄰近盒排出孔40。凹槽70和溢出管82特定實施例的詳細描述被包含在發明者為愛里克梅茲(EricMerz)和希普阮(Hiep Nguyen)而且題為《帶有溢出壩的墨盒》(施樂公司代理人標志D/A 0763)和發明者為愛德華卡萊斯(EdwardCarrese)、丹尼斯？倫蓋爾(Dennis Lengyel)愛里克？梅茲(EricMerz)和希普？阮(Hiep Nguyen)而且題為《帶有溢出通道的墨盒》(施樂公司代理人標志D/A 0763Q)的均未結案的專利申請之中，這兩個文件與本發明同一天提出申請，并被轉讓給與本發明相同的受讓人，這些申請被收編于此作為參考。
一個密封80，例如金屬條、箔或其他透不過液體墨水的材料，蓋住在外殼頂壁內的凹槽。帶80被粘貼在頂壁14外表面的升起(不凹入)部分上，因此該帶不封閉或者說不關閉通氣孔60。由于與溢出管連通的頂壁凹槽，因此通氣孔60繼續在芯腔和周圍環境之間提供大氣或液體連通。然而，突起或肋阻止芯材接觸通氣管。
根據本發明的一個方面，一個如上所述的流體盒能通過設置在芯腔內的通氣孔60進行充填。一個充填噴嘴(未顯示)可應用于穿透芯腔頂壁的通氣孔以及從充填噴嘴引入芯腔22的墨水上。芯材62吸收墨水，直至芯材基本上被浸透。一旦芯材被浸透，加入芯腔的另外墨水開始流過流體通道30進入墨水腔24。該充填過程繼續到墨水腔被自由墨水基本充滿為止。然后進入芯腔的墨水流被關閉。
在充填墨水之前，把墨水腔24和芯腔22內的空氣和其他氣體基本排盡，從而使它們保持一個真空度。然而，熟悉本項技術的人們會認識到，在大量制造過程中要獲得一個完全真空通常是不切實際的。因此，幾乎無法避免少量空氣會保留在墨水腔24中，在用墨水充填墨水腔時形成氣泡，從而阻止墨水完全充滿墨水腔。
采用了一個既用來對盒進行充墨水又用來通氣的單獨通氣孔60，從而無需用一個塞來塞入一個直接進入墨水腔的充填孔。通氣管61對于在通氣孔60周圍的外殼頂壁部分14提供附加的結構剛度。該附加剛度提高了外殼頂壁抵抗壓力的能力，該壓力是在充填噴嘴被施加到通氣孔上以便將墨水供應到盒中時施加的。
然后，帶密封80被貼在外殼頂壁上方。由于存在與溢出管連通的頂壁凹槽，因此通氣孔繼續在芯腔和周圍環境之間提供大氣或者流體連通。然而，突起或肋64繼續阻止芯材62接觸通氣管61。所以，墨水不會通過通氣孔被虹吸出芯腔。
在排出孔40上的封條50還對溢出管82進行密封。當密封50、80阻斷盒內部和外部之間的流體交換時，外部環境條件的變化會改變在盒內部和外部之間的相對壓力。這些變化基本上是由于在墨水腔24內的空氣泡而造成的。例如，如果盒被加熱，那么空氣泡會盡量脹大，從而增加盒內部的相對壓力。此外，將盒放置在一個具有較低大氣壓力的環境中(例如將盒帶到高海拔處)也會使盒內部相對于外部具有較高的壓力。
如果在內部壓力高于外部壓力時打開通往通氣孔的流體通道(例如借助于從溢出管82上摘除封條50)，那么腔內空氣(具體地說是墨水腔內的空氣泡)就會膨脹，從而推動附加的墨水流回到芯材內。在芯材頂部和通氣孔之間的間隙確保墨水不會通過通氣管和通氣孔被虹吸出來。如果芯材被完全浸透，那么被推入芯腔的一些墨水可升入在芯材頂部和通氣管61底部之間的空氣隙。萬一足夠的墨水充滿該間隙從而接觸通氣管61的底面，或者以其他方式與通氣孔60接觸，那么墨水可通過通氣孔流出，進入芯腔頂壁外表面內的凹槽。如果具有足夠的墨水，那么溢出流可從溢出管流下。然而，肋64在芯材62頂部和通氣管61端部之間保持一個足夠的空間間隙，從而基本上能在預期的裝運時大氣變化期間不會產生這種液體墨水的溢出。
如果通氣孔已經被密封而且在外殼內部和外部之間產生一個顯著壓差的環境變化已經發生，那么上文所述的結構能在摘除封條50時減小墨水的突然噴射或噴出。如果外部壓力明顯小于內部壓力，在溢出管82以及在通氣管61和芯材62間的空隙中增大的壓力會阻止墨水進入空隙、頂壁內的凹槽或者溢出管。當蓋住溢出管82出口和芯腔排出孔40的封條50被去除時，使溢出管82在排出孔之前首先被打開。在溢出管82、凹槽70和芯腔空隙內的空氣在允許墨水開始充填空氣隙并可流入凹槽之前(如果壓差足夠)首先逸出。在少數情況下，足夠的墨水可流到溢出管。
上文已介紹了本發明的一個具體實施例。熟悉本項技術的人們在讀過上述介紹之后會發現可對上文描述的實施例進行多種不同的變型，但這些變型均未越出本發明的實質。例如，其他形狀的墨盒屬于本發明。還有，突起也可采用其他的形狀，其他結構也可使用。此外，通氣孔、排出孔以及其他構件可配置在不同的位置。因此，上文介紹只為描述之用，本發明的范圍不局限于上述實施例。
權利要求
1.一種用來根據要求來供應流體的流體盒，所述盒包括一個具有許多外壁的芯腔；一個穿透所述芯腔的一外壁的排出孔；一個穿透所述芯腔的一外壁的通氣孔；一個具有許多外壁的流體腔；以及一個位于所述流體腔和所述芯腔之間的流體通道；其中，所述流體腔的所述外壁被構成使在所述流體腔和所述周圍環境之間除了通過所述芯腔的流體連通之外沒有流體連通。
2.根據權利要求1的盒，還包括在所述芯腔內的芯材，以及鄰近所述通氣孔的結構，該結構用來阻止所述芯材和所述通氣孔之間的接觸。
3.根據權利要求2的盒，還包括一根從所述通氣孔延伸到所述芯腔內部的通氣管，其中，所述鄰近所述通氣孔的結構比所述通氣管更遠地伸入所述芯腔內部。
4.根據權利要求1的盒，其特征為，所述通氣孔位于所述排出孔上方，并位于在所述墨水腔和所述芯腔之間的所述流體通道上方。
5.根據權利要求4的盒，其特征為所述芯腔的其中一外壁是一個頂壁；而且所述通氣孔穿透所述芯腔的所述頂壁。
6.根據權利要求5的盒，另外包括一根從所述通氣孔延伸到所述芯腔內部的通氣管；以及多個從所述芯腔頂壁伸入所述芯腔內部的突起，其中，所述突起比所述通氣管更遠地伸入所述芯腔。
7.一種用來根據要求來供應墨水到一個噴墨打印頭的盒，所述盒包括一個外殼，它具有共同限定出一個基本中空的外殼內部的一個頂壁、一個底壁和許多側壁，其中，所述外殼還包括一塊隔板，該隔板從所述頂壁朝所述底壁延伸，并且在兩個所述側壁之間延伸以便將所述中空外殼內部分割成一個芯腔和一個墨水腔；一個位于所述芯腔和所述墨水腔之間的流體通道；在所述芯腔中的芯材；一個穿透所述外殼頂壁進入所述芯腔的通氣孔；一根從所述通氣孔伸入所述外殼內部的所述芯腔部分的通氣管；以及多條肋，這些肋從所述外殼頂壁垂直地伸入所述外殼內部的所述芯腔部分，其中所述肋比所述通氣管更遠地伸入所述外殼內部的所述芯腔部分內以便阻止所述芯材與所述通氣管接觸；以及一個穿透所述外殼的所述芯腔部分一壁的排出孔。
8.根據權利要求7的盒，其特征為，所述外殼的墨水腔部分的所述外壁被構成使得在所述墨水腔內部和所述周圍環境之間除了通過所述芯腔的流體連通之外，沒有流體連通。
9.根據權利要求7的盒，其特征為，在所述芯腔和所述墨水腔之間的所述流體通道包括一個在所述隔板中鄰近所述外殼底壁的間隙。
10.根據權利要求9的盒，其特征為，所述排出孔穿透所述外殼底壁。
11.一種充填用來根據要求來供應液體墨水到噴墨打印頭的墨盒的方法，其中，所述盒包括一個外殼，所述外殼限定出一個芯腔和一個墨水腔，在所述墨水腔和所述芯腔之間具有一流體通道，所述外殼還包括在所述芯腔內的芯材，并具有一個穿透所述外殼進入所述芯腔的流體孔，所述方法包括密封所述墨水腔；在所述流體孔和所述芯材之間保持一個空隙；以及通過所述流體孔將墨水供應到所述芯腔中直到墨水通過所述流體通道流入所述墨水腔。
12.根據權利要求11的方法，還包括在所述供應墨水步驟之后，保持所述芯腔和所述大氣之間的流體連通。
13.根據權利要求12的方法，其特征為，在所述通氣管和所述芯材之間保持一個空隙的步驟包括提供一根伸入所述芯腔的通氣管；以及提供一個阻止所述芯材與所述通氣孔接觸的結構。
全文摘要
一種流體盒,例如一種用來充填噴墨打印頭用墨水的盒,包括一具有多個外壁的芯腔,所述外壁包括一個頂壁,還包括一個由許多外壁構成的墨水腔。一個流體通道連接墨水腔和芯腔。墨水腔的外壁被構成使得在芯腔和周圍環境之間除了通過流體通道和芯腔的流體連通之外,沒有流體連通。一個穿透芯腔頂壁的通氣孔提供了在芯腔和周圍環境之間的連通,而一個穿透一除芯腔頂壁外的外壁的排出孔提供了墨水從芯腔流出用的流體連通。一根通氣管從通氣孔伸入芯腔內部,而且多個突起比通氣管更遠地從芯腔頂壁伸入芯腔內部。
文檔編號B41J2/175GK1334196SQ011233
公開日2002年2月6日 申請日期2001年7月16日 優先權日2000年7月14日
發明者D·M·倫耶爾, H·H·恩古蕓 申請人:施樂公司