用于打印流體供應系統的閥門的制作方法

背景技術：

通常，打印機的打印流體供應系統包括可以被設計為向打印頭遞送打印流體的打印流體供應盒。打印流體供應系統可以使用加壓空氣將來自打印流體供應盒的打印流體泵送至打印頭。可替代地，一些打印流體供應系統可以包括相同打印流體類型的兩個打印流體供應盒(例如，經由公共管道連接至打印頭的用于每種顏色的兩個打印流體供應盒)以便使得能夠在不需要中斷或者暫停操作(例如，打印)的情況下更換打印流體供應盒。在這種雙打印流體供應盒的情形中，可以有用的是將阻止來自主動打印流體供應盒(例如，向打印頭遞送打印流體的打印流體供應盒)的打印流體流至被動打印流體供應盒(未向打印頭遞送打印流體的打印流體供應盒)，以便防止由于打印頭位于公共管道的端部處而引起的在兩個打印流體供應盒之間的任何不良再填充。

附圖說明

現在將參照附圖詳細地描述本公開的示例，在附圖中：

圖1是示例性打印流體供應系統的示意圖；

圖2是諸如圖1中示出的打印流體供應系統中的示例性閥門的工作原理圖的簡圖；

圖3是諸如圖1中示出的打印流體供應系統中的示例性閥門的示意圖；

圖4是諸如圖3中示出的閥門中的示例性隔膜的示意圖；

圖5是諸如圖3中示出的示例性閥門的構造原理圖的簡圖；

圖6是諸如圖1和圖3中示出的示例性閥門的壓力圖的示意圖；

圖7a和圖7b是曲線圖，示出了當圖3的s2處的打印流體供應盒是主動的并且圖3的s1處的打印流體供應盒是被動的并且存在于諸如圖1中示出的打印流體供應系統中時的示例性加壓周期；

圖8a是曲線圖，示出了當在諸如圖1中示出的打印流體供應系統中存在從s1處的打印流體供應盒至s2處的打印流體供應盒的壓力轉換并且然后存在從s2處的打印流體供應盒至s1處的打印流體供應盒的壓力轉換時的示例性加壓周期；

圖8b是曲線圖，示出了當在諸如圖1中示出的打印流體供應系統中存在從s2處的打印流體供應盒至s1處的打印流體供應盒的壓力轉換時的示例性加壓周期；

圖9是曲線圖，示出了當s2處的打印流體供應盒是主動的并且s1處的打印流體供應盒不存在于諸如圖1中示出的打印流體供應系統中時的示例性加壓周期；以及

圖10是示例性打印系統的示意圖。

具體實施方式

在對本主題的示例的如下詳細描述中，對形成本主題的一部分的附圖進行參照，并且在附圖中通過示例的方式示出了可以實踐本主題的細節。對這些示例進行了充分詳細的描述以便使得本領域的技術人員能夠實踐本主題，并且應理解，在不背離本主題的范圍的情況下可以使用其它示例并且可以作出修改。因此，如下詳細描述不應理解為具有限制意義，并且本主題的范圍是由所附權利要求書限定。

通常，在打印機的打印流體供應系統中(例如，噴墨打印機的雙盒墨遞送系統)，所選擇的一個打印流體供應盒流體聯接至加壓空氣源并且可以向打印頭提供打印流體，而另一打印流體供應盒則保持不加壓或者減壓。在該情形中，每個打印流體供應盒均可以具有相關聯的止回閥，以便在相關聯的打印流體供應盒不加壓或者減壓時使該相關聯的打印流體供應盒與打印頭斷開流體聯接。同樣，止回閥可以確保相關聯的加壓打印流體供應盒不會使打印流體從該加壓打印流體供應盒流到減壓或者不加壓的打印流體供應盒中。然而，當流體管道中的剩余壓力為正時，打印流體可能在打印頭移除期間溢出。同樣，當流體管道中的剩余壓力為負時，空氣可能在打印頭的移除期間被吸入到打印頭內。

為了解決這些問題，本文所公開的打印機的示例性打印流體供應系統包括可以由多個打印流體供應盒(例如，墨盒)共享的加壓空氣源。示例性打印機包括大幅面打印機、三維(3d)打印機等。加壓空氣源可以經由選擇閥門選擇性地聯接至打印流體供應盒。通過控制選擇閥門的位置，所選擇的一個打印流體供應盒聯接至該加壓空氣源并且因此向打印頭提供打印流體，而另一打印流體供應盒則保持不加壓。進一步地，該打印流體供應系統包括在相同流體類型或者顏色的打印流體供應盒之間的閥門，該閥門可以避免打印流體在打印流體供應盒之間回流。此外，當打印頭被移除時，該閥門可以調控打印頭流體進口中的壓力。例如，該閥門可以是三通兩位機械閥。在示例中，該閥門可以包括兩個剛性外殼，這兩個剛性外殼用于提供與打印流體供應盒和打印頭的連接。同樣，該閥門可以包括帶有密封元件的隔膜，其中，隔膜設置在這兩個剛性外殼之間以便選擇性地將打印流體供應盒中的被加壓的一個聯接至打印頭并且使用密封元件來密封不加壓或者減壓的另一打印流體供應盒。這類閥門成本低并且大小緊湊。

盡管本文所描述的示例為了易于討論而參照打印機的打印流體供應系統，但此外或者可替代地，本文所公開的示例可以用于實施任何數量和/或(多種)類型的打印流體供應和/或(多個)管理系統。此外，盡管本公開參照打印流體，但應理解，本文所描述的示例可以用于供應任何數量和/或(多種)類型的(多種)打印流體和/或(多種)液體，諸如，不可壓縮性低粘度液體，諸如，墨。

圖1是示例性打印流體供應系統100的示意圖。為了向打印頭提供打印流體，該打印流體供應系統100可以包括雙盒打印流體供應站102和空氣加壓系統104。進一步地，該雙盒打印流體供應站102可以包括具有兩個打印流體供應盒的打印流體供應組件106a-d。在圖1中圖示的示例中，打印流體供應組件106a包括打印流體供應盒120a和120b，打印流體供應組件106b包括打印流體供應盒122a和122b，打印流體供應組件106c包括打印流體供應盒124a和124b，并且打印流體供應組件106d包括打印流體供應盒126a和126b。在示例中，打印流體供應組件106a-d中的每一個可以與不同顏色、或者不同類型的打印流體相關聯。在該示例中，打印流體供應盒120a和120b可以提供黃色打印流體，打印流體供應盒122a和122b可以提供洋紅色打印流體，打印流體供應盒124a和124b可以提供藍色打印流體，并且打印流體供應盒126a和126b可以提供黑色打印流體。盡管圖1的打印流體供應組件106a-d中的每一個分別支持兩個打印流體供應盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b，但打印流體供應組件106a-d中的每一個可以實施為支持任何其它數量的打印流體供應盒(例如，三個)。

此外，打印流體供應組件106a-d可以包括任何數量和/或(多種)類型的連接器和/或導體(未示出)，該連接器和/或導體以電氣方式和/或以通信方式將打印流體供應盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b聯接至供應控制器108和/或打印機的其它裝置。例如，該連接器和/或導體可以由供應控制器108用于從打印流體供應盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b獲取液位信息以及/或者確定當前安裝的是哪一個打印流體供應盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b。

此外，空氣加壓系統104可以包括加壓空氣源114、壓力傳感器112以及卸壓閥116。示例性加壓空氣源114是任何類型的空氣泵和/或空氣泵送裝置。在示例性實施方式中，加壓空氣源114可以是通過使用壓力傳感器112和卸壓閥116來進行控制。在圖1中圖示的示例中，加壓空氣源114是由打印流體供應組件106a-d以及打印流體供應組件106a-d內的打印流體供應盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b共享。通過使用任何數量和/或(多種)類型的(多種)方法和/或(多種)邏輯，可以將示例性加壓空氣源114所生成和/或提供的空氣的壓力維持、調節、和/或控制為確保穩定的和/或充足的打印流體從打印流體供應組件106a-d流向打印頭。例如，當包括示例性打印流體供應系統100的打印機關機時和/或為了便于維護，可以通過打開泄壓閥116來使打印流體供應系統100減壓。

此外，打印流體供應組件106a-d經由選擇閥門118a-d的相應通路或者端口聯接至加壓空氣源114。在示例中，每個選擇閥門118a-d均包括用于加壓空氣源114、打印流體供應盒的空氣進口以及大氣的四個通路或者端口。在圖1中圖示的示例中，打印流體供應盒120b、122a、124b以及126a分別經由選擇閥門118a-d聯接至加壓空氣源114。在該示例中，選擇閥門118a-d中的相應閥門選擇性地將加壓空氣源114聯接至打印流體供應盒120b、122a、124b以及126a以便經由流體管道110向打印頭提供打印流體并且將打印流體供應盒120a、122b、124a以及126b聯接至大氣以便被移除或者更換以進行維護或者檢修。在示例性實施方式中，選擇閥門118a-d可以基于由供應控制器108所獲取的液位信息選擇性地將打印流體供應盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b分別聯接至加壓空氣源114。例如，圖1的加壓空氣源114和選擇閥門118a-d是基于例如流速、壓力、泵特性曲線以及/或者有效緩沖區條件來進行選擇。同樣，打印流體供應系統100包括分別在打印流體供應盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b之間的閥門128a-d以便避免打印流體供應盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b之間的打印流體的回流并且當打印頭被移除時調控打印頭流體進口中的壓力。圖6以及圖7至圖9分別示出了示例性壓力圖和加壓周期。

在示例性實施方式中，當選擇閥門118a將打印流體供應盒120a聯接至加壓空氣源114(即，第一位置)時，打印流體供應盒120a可以被加壓從而使得打印流體從打印流體供應盒120a流向打印頭。在該第一位置中，打印流體供應盒120b與加壓空氣源114斷開流體聯接(即，通向大氣)，并且因此保持減壓或者不加壓以便被移除或者更換以進行維護或者檢修。當選擇閥門118a處于其中打印流體供應盒120b流體聯接至加壓空氣源114的第二位置中時，打印流體供應盒120b被加壓從而使得打印流體從打印流體供應盒120b流向打印頭。在該第二位置中，打印流體供應盒120a與加壓空氣源114斷開流體聯接(即，通向大氣)并且因此保持減壓。因此，每一次只對打印流體供應盒120a和120b中的一個進行加壓。

即使打印流體供應盒120a和120b中的一個發生減壓同時另一打印流體供應盒120a和120b被加壓使得打印流體供應盒120a和120b的壓力曲線在低壓點處交叉，但該交叉并不表示其中打印流體供應盒120a和120b中的多于一個被加壓至足以使得打印流體流動的壓力的情況。圖1的示例性選擇閥門118a在第一位置和第二位置中是機械穩定的。在選擇閥門118a從第一位置移動至第二位置時，打印頭的出口中的壓力在特定時間期間減小以便當下文所描述的閥門128a改變隔膜的位置時再次增加壓力。

同樣，為了防止打印流體在打印流體供應盒120a和120b之間流動，打印流體供應系統100可以包括閥門128a。當示例性選擇閥門118a定位為使打印流體供應盒120a加壓時，閥門128a可以將打印流體供應盒120a流體聯接至打印頭以允許打印流體經由流體管道110流動并且通過將打印流體供應盒120b聯接至閥門128a內的關閉端來使打印流體供應盒120b與打印頭斷開流體聯接(即，圖2中示出的第一位置206)。當選擇閥門118a定位為使打印流體供應盒120b加壓時，閥門128a可以使打印流體供應盒120a通過聯接至閥門128a內的關閉端(即，圖4的密封元件408)來與打印頭斷開流體聯接并且將打印流體供應盒120b流體聯接至打印頭(即，圖2中示出的第二位置208)。因此，使得加壓打印流體供應盒無意地填充減壓或者不加壓的打印流體供應盒。示例性閥門128a還可以確保具有較大流體壓力的打印流體供應盒120a和120b是向打印頭供應打印流體的打印流體供應盒120a和120b。示例性閥門128a的開啟壓力和/或防止內部泄漏可能影響用于確定何時切換打印流體供應盒120a和120b以及/或者操作限制的(多種)方法或者(多種)邏輯。參照圖2更加詳細地解釋了示例性閥門(閥門128a-d中的任何一個)的工作原理圖。圖3中示出了閥門的示例部件。

在示例中，打印流體供應系統100可以包括用于代替或者除圖1中圖示的那些接口、控制器、元件以及/或者裝置以外的接口、控制器、元件以及/或者裝置，并且/或者可以包括任何或者所有所圖示的接口、控制器、元件以及/或者裝置中的不只一種。進一步地，示例性供應控制器108可以是通過(多個)電路、(多個)可編程處理器、熔絲、(多個)專用集成電路(asic)、(多個)可編程邏輯裝置(pld)、(多個)現場可編程邏輯裝置(fpld)以及/或者(多個)現場可編程門陣列(fpga)等進行實施。

現在參照圖2，圖2是示例性閥門200(例如，諸如圖1中示出閥門128a-d中的任何一個)的工作原理圖的簡圖。例如，該閥門200可以是三通兩位閥，通過其中一個進口中的壓力進行自動引導，并且借助彈簧204返回至正常位置。如圖2中示出的，s1和s2是通向打印流體供應盒(例如，圖1的打印流體供應盒120a-b、122a-b、124a-b、或者126a-b中的任何一個)的連接進口并且ph是通向打印頭的連接出口。在示例中，當s1被加壓時，ph通過單向膜片止回閥202聯接至s1，并且s2聯接至閥門200(第一位置206)內的關閉端(即，圖4中示出的密封元件408)。在該示例中，當打印頭需要打印流體時，s1向打印頭遞送打印流體。在一些情形中，如果s1減壓，則打印頭進口(ph)中的壓力由于內部膜片止回閥202而保持較高。在另一示例中，當向s2施加特定壓力(即，開啟壓力)時，閥門200改變至第二位置208，在該第二位置208中，s1聯接至閥門200的關閉端，并且s2聯接至ph并且向打印頭遞送打印流體。在這種情況下，當s2中的壓力減輕時，則閥門200返回至第一位置206，但ph中的剩余壓力可以包括接近且與開啟壓力相關的特定壓力。圖3中示出了閥門200的示例性部件。

現在參照圖3，圖3是打印流體供應系統中的示例性閥門300(例如，諸如圖1中示出的打印流體供應系統100中的閥門128a-d中的任何一個)的示意圖。如圖3中示出的，該閥門300包括：頂部剛性外殼302、底部剛性外殼304、隔膜306、歧管308、彈簧310、膜片止回閥312、ph出口314、s1進口316、s2進口318以及輔助清除端口320。

在示例中，隔膜306(例如，橡膠膜等)是像盤一樣的形狀，如圖4的示意圖400中示出的，其中，密封元件408在中心的兩側上，具有特定半徑。在外周界中，隔膜306包括外部o形環或者另一密封元件406，該另一密封元件406使打印流體與外部隔開。在該示例中，由密封元件408封閉的區域是ab，并且在外部o形環406和密封元件408之間的冠狀區域是aa。進一步地，隔膜306包括剛性盤402和彈性膜404。

此外，頂部剛性外殼302和底部剛性外殼304(兩個剛性外殼)保持著隔膜306并且分別經由s1進口316、s2進口318以及ph出口314提供與第一打印流體供應盒、第二打印流體供應盒以及打印頭的連接。在示例中，隔膜306選擇性地將第一打印流體供應盒和第二打印流體供應盒中的被加壓的一個聯接至打印頭，并且在打印流體供應系統中使用密封元件408來密封減壓或者不加壓的另一打印流體供應盒。在該示例中，隔膜306使用密封另一打印流體供應盒的密封元件408來將打印流體與另一打印流體供應盒隔開。

同樣，歧管308(第三剛性外殼)在閥門300內進行內部相互連接并且提供用于容納膜片止回閥312的殼體。此外，彈簧310(或者一組彈簧)在隔膜306的剛性部(即，剛性盤402)上施加特定力以便使隔膜306使用密封元件408來密封第一打印流體供應盒和第二打印流體供應盒中的一個并且當另一打印流體供應盒被加壓時將另一打印流體供應盒聯接至打印頭。進一步地，彈簧310在隔膜306上施加力以便使隔膜306使用密封元件408來密封另一打印流體供應盒并且在另一打印流體供應盒減壓時維持ph出口314處的剩余壓力。

此外，當第一打印流體供應盒和第二打印流體供應盒中的一個減壓時，膜片止回閥312(其可以是基本簧片閥)被容置在頂部剛性外殼302與歧管308之間以便維持ph出口314中的壓力。此外，輔助清除端口320連接至用于連接清除器的清除端口以便排除打印流體供應系統中的空氣。空氣是通過如下方式被排除的：排除從第一打印流體供應盒和第二打印流體供應盒中的一個通向打印頭的支路中的空氣，并且然后排除從另一打印流體供應盒通向清除端口的支路中的空氣。圖5的簡圖500中示出了閥門300的示例性構造原理圖以及閥門300在噴墨打印機中的相對位置。具體地，圖5的簡圖500中示出了第一打印流體供應盒504、第二打印流體供應盒506、打印頭流體互連接件(phfi)502相對于閥門300的相對高度(例如，z1、z2以及z3)。

現在參照圖6，圖6是諸如圖1和圖3中示出的示例性閥門600的壓力圖的示意圖。如圖6中示出的，閥門的不同部分中的壓力被表示為p1、p2、p3以及p4。在示例中，對于空氣壓力墨遞送系統，隔膜(例如，圖3中示出的隔膜306)的兩側上的壓力取決于：主動打印流體供應盒中的空氣的壓力、打印流體供應盒瓶中的空氣與打印流體供應盒袋內的打印流體之間的壓力的轉移(即，當打印流體供應盒具有20％或者更多打印流體容量時，空氣壓力/墨壓力的比率接近一，但在越接近打印流體用盡時會迅速地減小)、主動打印流體供應盒內的液位以及打印流體供應盒和打印頭相對于閥門的相對高度(例如，如圖5的簡圖500中示出的z1、z2以及z3)。在該示例中，如果p1大于或者等于p2，則p3處的出口(即，圖3中示出的s1316)打開。如果p2大于p1，則p4處的出口(即，圖3中示出的s2318)打開。當p2下降至低于相對于p1的特定水平時，彈簧(例如，圖3的彈簧310)關閉p4處的出口，并且在止回閥(例如，圖3的止回閥312)關閉時，當發生轉換時ph等于p4。為了在與打印頭的連接端口或者出口(即，圖3中示出的ph314)中達到特定目標壓力，閥門留下剩余壓力(pres)。

在另一示例中，使用如下等式表示出了隔膜上的力的平衡：

p1.aa+p3.ab+fm+fs1＝p2.aa+p4.ab+fs2

其中，

fm是彈簧的力，

fs1是密封元件408從s1側與頂部剛性外殼(例如，圖3的頂部剛性外殼302)之間的密封力，并且

fs2是密封元件408從s2側與底部剛性外殼(例如，圖3的底部剛性外殼304)之間的密封力。

上述等式在準靜態或者靜止過程中得到滿足，其中，不考慮移動質量的加速度。在該等式中，如果隔膜在s2側進行密封，則fs1為零，并且如果隔膜在s1側進行密封，則fs2為零。該fs1和fs2也可以被看作是彈簧，該彈簧的變形與力成正比(線性的或者非線性的)。隨后，密封元件中存在變形，該變形可以改變彈簧所產生的力。

現在參照圖7a和圖7b，圖7a和圖7b是曲線圖，示出了當s2處的打印流體供應盒是主動的或者被加壓并且s1處的打印流體供應盒是被動的并且存在于諸如圖1中示出的打印流體供應系統中時的示例性加壓周期700a和700b。如圖7a中示出的，x軸表示時間(s)，并且y軸表示壓力(psi)。在示例性加壓周期700a中，曲線702a表示p2的壓力曲線，曲線704a表示ph的壓力曲線，并且曲線706a表示p1的壓力曲線。加壓周期700a可以用于在打印機操作期間(即，在打印頭的更換期間)在特定事件下在打印頭進口(ph)處留下特定壓力(即，剩余壓力)。當對s2加壓時，存在特定壓力(即，開啟壓力)，其中，閥門打開并且然后p4等于p2。從該點處開始，閥門出口ph處的壓力遵循閥門進口s2中的壓力。在這種情況下，隔膜移動直到存在物理障礙(即，頂部剛性外殼)。利用膜片止回閥以及同樣利用隔膜的s1側中的密封元件(其用作第二密封件)來避免從s2至s1的回流。當系統壓力下降時，存在另一壓力水平p2，其中，隔膜被彈簧向下推動并且密封元件出現在s2側。在該點處，p4等于p2，但在p2持續下降時則保持不變(即，剩余壓力(pres))。現在參照圖7b，圖7b是曲線圖，示出了在s2處的示例性加壓周期700b，系統來自剩余壓力。如圖7b中示出的，x軸表示時間(s)，并且y軸表示壓力(psi)。在示例性加壓周期700b中，曲線702b表示p1的壓力曲線，曲線704b表示p2的壓力曲線，并且曲線706b表示ph的壓力曲線。

現在參照圖8a，圖8a是曲線圖，示出了當在諸如圖1中示出的打印流體供應系統中存在從s1處的打印流體供應盒至s2處的打印流體供應盒的壓力轉換并且然后從s2處的打印流體供應盒至s1處的打印流體供應盒的壓力轉換時的示例性加壓周期800a。具體地，圖8a的曲線圖示出了從s1處的打印流體供應盒主動改變為s2處的打印流體供應盒主動，然后從s2處的打印流體供應盒主動改變為s1處的打印流體供應盒主動并且最終系統減壓。如圖8a中示出的，x軸表示時間(s)，并且y軸表示壓力(psi)。在示例性加壓周期800a中，曲線802a表示p2的壓力曲線，曲線804a表示ph的壓力曲線，并且曲線806a表示p1的壓力曲線。

現在參照圖8b，圖8b是曲線圖，示出了當在諸如圖1中示出的打印流體供應系統中存在從s2處的打印流體供應盒至s1處的打印流體供應盒的壓力轉換時的示例性加壓周期800b。具體地，圖8b中示出的曲線圖是關于從s2至s1的壓力轉換以及在壓力曲線中識別出的隔膜的移動的詳細曲線圖。如圖8b中示出的，x軸表示時間(s)，并且y軸表示壓力(psi)。在示例性加壓周期800b中，曲線802b表示ph的壓力曲線，曲線804b表示p1的壓力曲線，并且曲線806b表示p2的壓力曲線。在該示例性加壓周期800b中，可以在點808b處觀察到打印流體供應盒之間的加壓空氣的切換，s1側的密封元件在點810b處打開，并且s2側的密封元件在點812b處關閉。

現在參照圖9，圖9是曲線圖，示出了當s2處的打印流體供應盒是主動的并且s1處的打印流體供應盒不存在于諸如圖1中示出的打印流體供應系統中時的示例性加壓周期900。如圖9中示出的，x軸表示時間(s)，并且y軸表示壓力(psi)。在示例性加壓周期900中，曲線902表示p1的壓力曲線，曲線904表示ph的壓力曲線，并且曲線906表示p2的壓力曲線。可以從圖9觀察到p1遵循p2，其中，p1具有特定能量損失。同樣，在加壓周期900的結束處，系統留下剩余壓力，就如存在s1處的打印流體供應盒一樣。

現在參照圖10，圖10是示例性打印系統1000的示意圖。如圖10中示出的，該打印系統1000包括打印流體供應系統1002(例如，圖1中示出的打印流體供應系統100)和打印頭1004。該打印流體供應系統1002經由流體管道(例如，圖1中示出的流體管道110)聯接至打印頭1004。在打印操作期間，打印流體供應系統1002經由流體管道向打印頭1004供應打印流體。打印頭1004包括多個噴嘴以在打印紙張上進行打印。這參照圖1至圖9進行了更加詳細的解釋。

應注意，本公開的上述示例是用于圖示的目的。盡管已經結合特定示例對本公開進行了描述，但在不實質上背離本文所描述的主題的教導的情況下，多種修改可以是可能的。在不背離本公開的精神的情況下，可以作出其它代替、修改以及改變。本說明書(包括任何所附權利要求、摘要以及附圖)中公開的所有特征都可以按照任何組合形式進行組合，除了這些特征中的一些特征相互排斥的組合之外。