CN1182969C - 用于喷墨打印***的墨盒和其组装方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于喷墨打印***的离架墨盒和其组装方法，该墨盒包括：一压力容器(1102)，具有接收加压的气源的气体入口，该压力容器包括一墨袋(110A)和一与墨袋流体连通的流体出口，该流体出口响应墨袋的加压而输送加压的墨水，其中该压力容器没有墨盒键合物理结构；和单独制作的第一端帽(1104)，第一端帽包括多个机械结构，该多个机械结构各被构形成可为该墨盒提供机械功能，以确保墨盒在供墨站中的准确定位，该多个机械结构包括一键合结构和一锁紧结构及一凸台(1258)，用于保护该墨盒的前表面和该流体出口不受物理损坏；并且第二端帽(1106)作为一单独制作结构；该压力容器的一第一端被构形成可接纳第一端帽，该压力容器的一第二端构置成接收该第二端帽。

Description

用于喷墨打印***的墨盒和其组装方法
本申请是下述美国专利申请的部分继续申请：申请系列号08/566521，申请日为95年12月4日，代理人编号10950919，题目为“用于供墨盒的键合***”；申请系列号08/429915，申请日为95年4月27日，9，题目为“用于喷墨打印机的供墨源”，这里参照引用了上述的每个申请。
                   相关申请的交叉引用
本申请和下述共同待审查的专利申请有关，这里参照引用了它们中的每一个：代理人编号10970423，题目为“用于墨盒的电连接”，这里一起申请；代理人编号10970424，题目为“用于固定墨盒的方法和设备”，这里一起申请；代理人编号10970426，题目为“适于和一个打印***形成可靠的流体、空气、和电的连接的可更换供墨盒”，这里一起申请；代理人编号10970427，题目为“具有感应式墨水水平检测电路的墨盒”，这里一起申请；代理人编号10970428，题目为“使用墨滴计数和墨水水平检测电路的墨水水平估算”，这里一起申请；代理人编号10970429，题目为“具有墨水水平检测器的提供加压的墨水的墨盒”；代理人编号10970430，题目为“具有多功能底架墨盒”，这里一起申请。
                         技术领域
本发明涉及向高流速墨水传递***供墨的可更换供墨盒。
                         背景技术
大复印量的复印***，如在高速打印机或彩色复印机中使用的***、或大版式的装置，都对墨水传递***提出了苛刻的要求。同时，对打印质量的期望是越来越高。为了保持高打印质量，打印头必须能迅速喷墨，不得使打印头的压力水平发生大的起伏涨落。
对于这种情况下的一种处理方法是提供和打印头集成在一起的一个压力调节器。压力调节器以第一压力接收墨水并以一个受控的第二压力将墨水送到打印头。为使这种控制能正常工作，第一压力必须总是大于第二压力。由于存在动态压降，极高象素速率的打印要求第一压力为一个正的表压。
在美国专利4568954中描述了一种可以加压的墨盒的一个例子。其它的参考文献包括：4558326、4604633、4714937、4977413、Saito4422084、和4342041。
提供压力的一种最简单的办法就是用一个可加压的壳包围一个可收缩的袋。在理论上，墨盒的外部应能完成一系列功能。它必须提供键合、对准、锁紧功能，以便能和产品在结构上相互连接。它还应该能保护墨盒的某些易损坏或易沾污的结构。它还应该能提供用户容易夹紧的表面。当这些要求和压力室的要求集中在一起考虑时，墨盒的外部的设计和制造都是极其困难的。所需要的正是可提供刚刚说过的这些功能的方法，同时还要提供有效的模注和装配的方法。
                            发明内容
描述了一种用于喷墨***的墨盒，在一个优选的形式中包括一个简单外壳的组件，其端帽设有指示和保护表面，从而可以有效地处理、对准、键合、和锁紧墨盒。该墨盒在典型应用中是用于喷墨打印***，该打印***包括一个带有至少一个打印头的横向支架和一个供墨站，墨盒可拆卸地连接在供墨站中。该墨盒包括一个墨盒外壳，该外壳包括一个墨袋和一个与所述墨袋流体连通的流体出口。所述流体出口用于向所述打印头提供墨水。墨盒还包括一个单独制作的第一端帽，连接在所述外壳的一个端部，所述第一端帽具有多个机械结构，后者为所述墨盒提供机械功能。
按本发明的另一方面，外壳的端部相对于墨盒***打印***的方向是一个前端。机械功能可包括相对于供墨站定位墨盒，用于防止在端帽未提供键合功能的条件下在供墨站中装入墨盒的键合功能。机械结构可包括一个凸台，用于保护墨盒的前端表面和流体出口不受物理损坏。
按照本发明的下一方面，外壳的端部相对于墨盒***打印***的方向是一个后端。
机械结构可包括用于在供墨站中锁紧墨盒的至少一个锁紧结构，和防止反向***的一个过大尺寸(比压力容器的截面大)的端部。
外壳包括一个压力容器，压力容器包围墨袋，第一端帽固定到压力容器上。
按照本发明的下一方面，描述了一种有效地装配墨盒的方法，依次包括如下步骤：
提供一个底架件，该底架件具有一个龙骨部分、一个墨水塔形端口、和一个周向表面，该底架件提供了一个从底架件第一侧上的龙骨部分到底架件第二侧上的墨水塔形端口的墨水通路；
提供具有一个开口端的墨袋；
通过将开口端固定在龙骨部分的表面把墨袋装到底架件上，从而在龙骨表面和墨袋之间提供一种抗泄漏的连接；
绕周向表面定位一个可压缩的密封件；
提供在前端有一个开口的压力容器；
通过该开口把墨袋和底架件的组件***压力容器，使袋完全***压力容器的内部，并把底架件***开口，墨水塔形端口从其上延伸；和
把一个前端帽连接在压力容器的前端，前端帽包括一个保护壁结构，该壁结构包围墨水塔形端口，并且允许通到墨水塔形端口的相互连接。
本发明提出一种用于喷墨打印***的离架墨盒，该打印***包括一个带有至少一个打印头的横向支架和一个供墨站，墨盒可拆卸地连接在供墨站中，该墨盒包括：一个压力容器，具有一个用于接收加压的气源的气体入口，该压力容器包括一个墨袋和一个与所述墨袋流体连通的流体出口，所述流体出口响应墨袋的加压而输送加压的墨水，其中该压力容器没有墨盒键合物理结构；一个单独制作的第一端帽，第一端帽包括多个机械结构，所述多个机械结构各被构形成可为所述墨盒提供机械功能，以确保墨盒在供墨站中的准确定位，所述多个机械结构包括一个键合结构和一个锁紧结构以及一个凸台，用于保护所述墨盒的前表面和所述流体出口不受物理损坏；并且一第二端帽作为一个单独制作结构；其中，所述压力容器的一个第一端被构形成可接纳第一端帽，所述压力容器的一个第二端构置成接收所述第二端帽。
本发明还提出一种组装要可拆卸地安装在一个喷墨打印***的供墨站中的墨盒的方法，所述喷墨打印***有一个向介质喷墨的打印头，该方法包括如下步骤：A)提供一个压力容器，所述压力容器具有一个用于接收加压的气源的气体入口，该压力容器包括一个墨袋和一个与所述墨袋流体连通的流体出口，所述流体出口响应墨袋的加压而输送加压的墨水；和B)将一个第一端帽连接在所述压力容器的一个端部，所述第一端帽有多个机械结构，所述多个机械结构各被构形成可为所述墨盒提供机械功能，以确保墨盒在供墨站中的准确定位，所述多个机械结构包括一个凸台，用于保护所述墨盒的前表面和所述流体出口不受物理损坏；和C)将一个单独制作的第二端帽连接到所述压力容器的第二端。
                           附图说明
从以下结合附图对本发明的典型的实施例的详细描述中，本发明的这些特征和其它的特征以及优点都将变得更加清楚，其中：
图1是按照本发明的一个打印机/绘图仪***的示意方块图；
图2是以简化的方式说明一个典型的离架(off-carriage)墨盒的示意方块图，该墨盒连接到一个支架上的(on-carriage)的打印卡盒上，图中还表示一个空气压缩机，用于给包括离架墨盒在内的离架压力容器加压；
图3是采用本发明的一个打印机/绘图仪的简化立体图；
图4是离架墨盒的压力容器的分解立体图；
图5A根据本发明的墨盒的分解底视立体图；图5B是图5A所示墨盒的分解顶视立体图；
图6是离架墨盒的顶视立体图；
图7是离架墨盒的侧视图；
图8是底架结构和包括离轴墨盒的压力容器的局部前视图；
图9是不带前端帽的离架墨盒的端视图；
图10是沿图9的10-10线取的离架墨盒的剖面图；
图11是沿图8的11-11线所取的离架墨盒的剖视图；
图12沿图11的12-12线所取的底架结构的剖视图；
图13是图10中13-13线所示区域内墨水水平检测线圈的顶视图，该线圈连接在构成离架墨盒的墨袋上；
图14是底架件的立体图，传感器引线就位；
图15是图14所示底架件的颠倒的立体图；
图16A是一柔性电路的顶视图，该柔性电路支承装在墨盒上的墨水水平检测电路。图16B是带有底架和柔性电路的墨袋的立体图；
图17是压力容器瓶颈区的侧视图，以剖视图示出了安装后的前端帽；
图18是沿图17中18-18线所取的剖视图，示出了将前端帽锁定在压力容器上的锁紧结构；
图19是沿图17中19-19线所取的墨袋的前端帽的底视图；
图20是剖视图，示出了带有后端帽的压力容器的后端；
图21是图20中区域20所示区域的剖视图，示出了后端帽黏结在压力容器上；
图22是离架对槽部位的立体图，用于包括在图3所示打印机/绘图机的离架墨盒；
图23是一部分前端帽的立体图，示出了锁紧结构；
图24示出了用于前端帽的键合结构，用于不同的墨水颜色；
图25示出了用于前端帽的键合结构，用于不同的产品类型；
图26是一组装流程图，示出了组装墨盒的组装过程；
图27是一墨盒的局部侧视平面分解图，用于说明组装；
图28立体分解图，示出了带有前端帽和后端帽的已组装压力容器/袋。
                        具体实施方式
***的综述
图1表示的是实施本发明的一个打印机/绘图仪50的总体方块图。一个扫描支架50夹持多个高性能的打印卡盒60-66，打印卡盒60-66都和供墨站100流体连通。供墨站向打印卡盒提供加压的墨水。每个卡盒都有一个调节器阀，该阀可打开和关闭以便在卡盒内维持对于打印头性能来说是最佳的略负的表压。对于接收的墨水加压，以消除动态压降的效果。
供墨站100包含容器或支架，以便可滑动地安装墨盒110-116。每个墨盒都有一个可收缩的墨袋，如墨袋110A，墨袋由一个气压室110B包围。气压源或泵70与气压室连通，以加压可收缩的墨袋。然后通过一个墨水流动路径把加压的墨水传送到打印卡盒，例如卡盒66。一个气泵为该***中的所有的墨盒提供加压的空气。在一个典型的实施例中，为了满足在25立方厘米/分钟等级上的墨水流速，泵提供2磅/平方英寸的正压力。当然，对于墨水流速要求较低的***，较低的压力就足够了，并且对于低复印速率的某些情况根本不需要正的气压。
图2是说明气压源70、卡盒66、和墨袋110A及气压室110B的简化示意图。在停机期间，允许墨袋和压力容器之间的区域减压。在墨盒运输期间，气压源不加压。
扫描支架52和打印卡盒60-66由打印机控制器80控制，打印机控制器80包括打印机固件和微处理器。于是，控制器80控制扫描支架驱动***和在打印卡盒上的打印头以便有选择地激励打印头，使墨滴以可控的方式喷向打印介质40。
***50一般来说接受打印工作，并且接受来自计算机工作站或个人计算机82的命令，个人计算机包括CPU82A、和一个打印机驱动器82B，驱动器82B和打印***50相接。该工作站还包括一个监视器84。
图3用立体的视图表示一个大版面打印机/绘图仪***50的一个典型的形式，其中示出了在供墨站就位的4个脱架墨盒110、112、114、116。该***包括一个外壳54、为用户提供开关的一个前控制面板56、和介质输出口58，打印操作后介质从***经该输出口58输出。这个典型的***是由一个介质卷筒供料的；按另一种方式，也可以使用纸张供给***。
发明的总揽
在图4、5A、5B的简化示意图中概略地说明本发明的各个方面。本发明的一个方面涉及用在供墨站100的墨盒，具有一个包围可收缩的墨袋114的的压力容器1102，墨袋中包含供应的墨水和一个传感器电路1170，能够提供代表可收缩的墨袋中墨水体积的信号。连接到传感器电路的引线1142、1144可在墨盒外部的触点处(在图4中总体表示为1138)电连接。为此，引线的路径是从外部的触点到压力容器内部的传感器电路。这些引线穿过一个密封区20，密封区20把外部大气和位于压力容器和可收缩墨袋之间的加压区分开。这种***的优点包括可直接检测墨袋的位置，这比其它方法例如测量墨水的电阻率(依赖于墨水的性质)更加准确。况且，传感器不和墨水接触，因此不会被墨水腐蚀。在优选实施例中，密封区由一受压的并用作一个垫圈的弹性件提供。这个优选实施例在制造方面和可靠性方面都有优点。
如图4所示，本发明的第二方面涉及一个底架1120，底架1120为墨盒提供在功能方面和制造方面的优点。墨盒110相对于它装入供墨站100中的安装方向有一个前端和一个后端。底架1120包括一个用于从打印***接收加压空气的塔形空气入口1108，和一个用于把加压的墨水传递到***的塔形墨水出口1110。在墨盒110的前边缘可以接近的空气入口和墨水出口超出墨盒110的外部表面延伸大致相同的距离。墨水出口和可收缩的墨袋114之间流体连通。在优选实施例中，该底架包括一个要被接纳在可收缩墨袋的一个开口114A中的填塞表面1122。这种填塞表面通过提供一个其法线大体上平行于袋的长轴的表面，允许体积上有效的折褶袋结构用作可收缩的墨袋114。这个底架与一个单独的外壳1102组合起来就可提供一个包围可收缩墨袋114的压力容器。按照一个典型的形式，外壳1102是一瓶形结构，有一开口用于接纳底架的周边表面。底架提供了一个表面，用于和打印***相连接的墨盒电触点。底架提供了一个表面，用于布置电通路，例如在传感器和某些墨盒电触点1138之间的电通路。在一个优选实施例中，底架用一个单个的整体元件提供了所有的这些功能。使用一个整体元件可以改善制造性能和包括在底架中的各个部分的相对定位的准确性。
如图5A、5B所示，本发明的第三方向涉及提供了机械功能的至少一个单独连接的帽。在优选实施例中，两个帽1104、1106单独地连接在压力容器1102上。采用这个优选实施例，对于后端帽而言，该机械功能包括：(1)锁紧结构1232，用于将墨盒110固定在供墨站100内。和(2)一个尺寸过大的端部1106A，用于防止墨盒从后部***供墨站。对于前端帽而言，该机械功能包括：(1)一个凸台1258，用于保护墨盒的内部连接，(2)键合结构，确保墨盒110安装在供墨站的正确位置，(3)对准结构，确保墨盒在供墨站中准确定位。通过在一个或多个端帽上提供所有这些功能，就能简化压力容器的结构形状，并且可以在没有任何前述的机械功能要求的条件下设计压力容器。
墨盒的一个优选实施例
现在参照附图6-28描述墨盒110-116的一典型的实施例；只需要描述一个墨盒就够了，因为所有的墨盒全都相同，只是下面将要描述的在一个帽上的键合结构有所不同。一般来说，墨盒是一个组件，包括：确定一个气压室的压力容器、包括一个松弛的袋的一个可收缩的墨袋、一个墨水水平检测(ILS)电路、密封墨袋的一个多功能底架件、和前端帽与后端帽；所说的底架提供了从一个出口到墨袋的墨水通路，并且提供了一个空气入口和通到墨袋外部的气压室的一个区域的空气通路。
压力容器。在典型的实施例中，压力容器1102是有一瓶颈区的瓶形结构，通过该瓶颈区有一开口延伸到容器的内部。以低成本制造压力容器的一种适宜方法是一种组合的吹模和注模方法，其中为容器的瓶颈区的内部周边表面获得了较高的容差，而为容器的其余部位获得了较低的容差。在大体积应用中适用于压力容器的典型材料是聚乙烯，注-吹-模级；压力容器材料的典型厚度是2毫米。
在图8的断开的侧视图中示出了压力容器1102，它带有一个空气塔形端口1108和墨水塔形端口1110，它们由底架件确定，并且通过一个下面将描述的卷曲环1280固定就位。这里，出现了一个容器的瓶颈区1102A，确定了压力容器的一个内周边瓶颈表面。
瓶颈区的外部包括一些物理结构，用于在压力容器内部固定内部的墨盒，并且用于固定前端帽。这些结构包括在瓶颈区的表面上形成的多个凸缘(1252A-1252C)。
压力容器的内部气压室的体积取决于墨盒的期望的墨水容量。通过使用具有相似横截面结构但沿墨盒纵轴线的方向有不同容器长度的压力容器、并且借助于墨袋尺寸上的相应的差别，就可提供具有不同墨水容量的产品。在一个典型的实施例中，压力容器的轮廓是50毫米×100毫米，压力容器的长度随墨盒供墨容量而变。对于不同的产品，例示性的墨水容量是300cc和750cc。在墨盒中可存放不同颜色和不同墨水种类的墨水，以便用在如图1所示的彩色打印***中。压力容器的结构不必改变以适应不同的墨水颜色或类型。在制造过程中，通过对于各种墨水类型和颜色使用相同的压力容器，来安排设备和模具成本。
虽然在附图中所示的压力容器1102有长方形的横截面，但应理解，还可以使用其它的压力容器结构形状，如圆柱形。
墨袋。在该实施例中用于墨盒的墨袋是由一个松软的袋提供的，它在充满墨水的状态下基本上占据压力容器内的空间。图10表示由压力容器1102包围的可收缩的液体墨袋114。按一种实施方案，将袋材料的一个细长片材折叠，使片材的对置侧向边缘重叠或者使它们合在一起，形成一个细长的圆筒。将这些侧向边缘密封在一起。在这个最终的结构中形成褶，并且通过沿垂直于侧向边缘密封线的接缝热封打褶的圆筒，而形成墨袋的底。以相似的方式形成墨袋的顶部，同时留出一个开口用于将袋密封到底架件上。在一个典型的实施例中，袋的材料是一个多层片材，由聚乙烯、金属化的聚酯、和尼龙制成。刚性的袋加强件1134、1136分别连接到柔性墨袋的外侧，即墨袋的相对的侧壁部分1114、1116上。加强件改善了袋的侧壁的收缩几何状态的可重复性，因此由墨水水平传感器提供的墨水水平检测信号有改善了的可重复性。
墨水水平检测电路。墨水水平检测电路包括在柔性电路基片部分上形成的感应线圈1130和1132，所说的基片部分设置在墨袋的相对的侧壁部分上。使一个交流信号通过一个线圈，在另一个线圈上感应出一个电压，这个电压的大小随壁分开的距离的变化而变化。当使用墨水时，相对的侧壁部分收缩到一起，改变了线圈对的电偶合或电磁偶合，例如改变了互感。这种偶合的改变由打印***检测到，因而推导出一个墨水水平。
线圈1130和1132连接到在密封墨盒的外部可接近的触盘1138、1140上(图6和9)。柔性的电路引线1142、1144把这些墨水水平检测触盘分别连接到线圈1130、1132；这些引线穿过一个密封区，密封区把外部大气同气压室分开。更加具体地说，每一对触盘1138A、1138B和1140A、1140B为两个相对的线圈中的每一个线圈提供独立的一对连接。这就允许把一个激励信号加到一个线圈上，并且由打印***检测由电偶合产生的相应的电压。例如通过存储在***存储器中的一个查找表中的数值，就会很容易地确定由ILS电路检测到的电压和相应的墨水水平之间的关系。
图13和16A表示携带ILS引线和ILS线圈的单元式柔性电路1170。每一对ILS触盘1138A/B、1140A/B(当装配到底架上时，位于存储元件触点1172A、1172B的任一侧)提供了一个线圈的触点。一个跨接线把每个线圈的中心连接到它的引线之一，以完成电路。在图13中表示出这种情况，其中线圈1130有一个跨接线1174，它连接引线1176和线圈中心端1178。当然，需要一个绝缘层1180来绝缘跨接线1174和它下边的导线，防止线圈短路。引线1176、1182、和线圈1130是在一个柔性的电介质基片1182上形成的。可使用单元式的基片支撑袋的两侧的线圈和引线，如图16A所示。可把引线和基片折叠成接近直角，以使线圈进入固定到袋侧的位置。在上述参照的申请(代理人编号为10970427的“带有感应式的墨水水平检测电路的墨盒”，和代理人编请号为10970428的“使用墨滴计数和墨水水平检测电路的墨水水平估算”)中更加全面地描述了ILS。
底架件。本发明的一个方面是一个多功能的底架件1120，它使墨盒具有高度的功能性，同时又使墨盒有一个有效的装配过程。该元件支撑空气入口、流体出口、可收缩的墨袋、墨水水平检测(ILS)电路、ILS线路布置，并且提供密封压力容器和外部大气的表面。
在一个典型的实施例，底架件1120是一个由聚乙烯通过注模法制造的一个整体式元件。选择这样一种材料，其成本相对较低，并且对于液态墨水具有化学惰性，而且类似于热封到底架件上的袋材料层。底架件材料的另一个所需特征是，可以相当低的温度热接。底架件是注模法制作的，以低成本可获得高复杂性。
如图10所示，压力容器1102包围着可收缩的墨袋1112。折叠墨袋的塑料膜并沿边缘热封，并且进行密封以将表面1122和1124接合或者连接在底架1120上，而形成柔性的壁1114和1116。
如图11所示，底架1120进一步分别提供空气入口和流体出口的分隔的塔形端口1108、1110。空气入口塔形端口1108确定了一个穿过底架并与墨袋1112外部的气压室区流体连通的通路1200(图11和14)。流体出口塔形端口1110确定了一个穿过底架件并与内部的可收缩墨袋1112流体连通的通路1202。在此优选实施例，这些塔形端口沿大体上平行于墨盒的纵轴线的方向延伸。
在将底架1120安装在压力容器开口中后，塔形端口1108和1110在压力容器开口端上方突出出来。借助于塔形端口在底架表面1204上方以及在压力容器瓶颈区上方的延伸部分，当在打印***的供墨站将墨盒装入其凹槽内时，就可接近这些塔形端口以便与墨水通路以及供气通路连通。在代理人号为10970426的题目为“适于和打印***形成可靠的流体、空气、和电的连接可更换的墨盒“的上述参照的申请中更加全面地描述了这种墨水通路和空气供给的连接。
底架1120还提供了一个平直的平面1204，用于支撑存储元件芯片组件1206(图9)和连接到用于检测墨水水平的感应线圈的两对引线，下面还要描述它的附加细节。存储器芯片有它自已的带有4个电触点的小电路板，并且当把墨盒装在供墨站时存储器芯片就连接到***控制器上。用于存储器芯片的电路借助于压敏粘结剂固定到表面1204上。控制器可向存储器写入数据，以便例如识别当前墨水的剩余体积。因此。即使在墨水排空之前从供墨站上拆下墨盒，并且随后又接着使用，打印***控制器也能确定从这个墨盒已经使用过的墨水的数量。除了支撑存储元件以外，1120还提供了一个直立件1208(图14)，直立件1208和一个配接的电连接器(定位在供墨站凹槽中)上的表面啮合，以提供电连接的两侧之间的对准。这个连接器和所有的8个触盘(即四对存储元件的触盘以及感应线圈的两对触盘)同时形成平面连接。
底架件1120还包括一个龙骨部分1292，龙骨部分1292为连接到可收缩墨袋提供了密封或连接表面1122、1124(图11)。可用多种方式把墨袋的膜片密封到密封表面上，例如通过热接、粘结、或超声波焊接。在优选实施例中，袋膜片是通过热接固定的。龙骨部分的下表面1294有一个复合曲率，以防止在墨盒跌落的情况下应力集中。还有，在入口的周围一直到墨水流动路径的突出的片状结构1296的作用是防止在所有的墨水都从墨袋排光之前墨袋的收缩使入口失去密封。由于龙骨部分是细长的，所以密封表面相对于墨盒的纵轴线大体上平行地延伸，只有一个很小的角度偏差。
底架密封表面具有从其上延伸的突出的肋，以改善密封的质量。这些肋例如肋1282、1284、1286(图15)大体上垂直于墨袋的纵轴线延伸。这些肋集中了在固定袋薄膜的热接操作期间热接的作用力，以改进热接固定的效果。在肋之间的空间还提供在热接期间熔化的底架材料的流动空间。提供多个肋以提供多余的连接结构和强度。
图14表示在隔离件1214和1216固定前的底架。如图11所示，隔离件1214和1216用弯曲的帽1218、1220固定到塔形端口1108和1110的相应的端部。对于墨水出口，弹簧1222把密封球1224压到隔离件1216上。这是因为墨水的密封是至关重要的；如果隔离件采用一个压缩组件，那么最重要的是液体出口不要泄漏。与此相对照，空气入口可采用一个无外喷的组件，因此在这个优选实施例中，没有使用附加的密封结构。
在图9、10、14、15中示出了ILS引线或线迹1148、1150的路径，从触盘1138A、1138B和1140A、1140B到ILS线圈1130、1132。底架1120支撑柔性的电路部分1148和1150；O形环密封圈1152在底架周边和瓶形压力容器1102的瓶颈区1154之间提供密封。如图10、14、15所示，在底架1120中提供相应的布线表面1156、1158，用于在O形圈1152和底架之间布置IIS柔性电路线迹1148、1150。图10还表示出平直区1160、1162，它们在压力容器的瓶颈区1154的内表面上形成，用于配接线迹表面1156、1158的平直部分。
还存在这个布线方案的替换方案。例如，可使用粘结剂来完成引线通过的密封区。然而这需要固化粘结剂的步骤，因此使这个替换方案的可制造性较差。此外，和压缩的O形圈相比，粘结剂的牢固程度较差。
底架1120确定了一个圆周沟道1226(图11、14、15)，沟道1226支撑在底架和压力容器之间提供密封的O形圈1228。如以上所述，底架1120还提供柔性的电路径布线表面1156、1158，以使柔性电路1170可从底架的平直的外表面1204、经O形圈和柔性布线表面之间、进入压力容器内。压力容器有一内部表面，其形状和底架的外表面的形状一致。底架的这些部分是平直的，用于布置柔性电路线迹；压力容器具有平直的部分或区1160、1162，用于配接底架的平直的部分。
在一个典型的实施例，O形圈材料是一种较硬的材料，例如EPDM、硅橡胶、氨丁橡胶，其肖氏硬度(A)为70。使用这样硬的材料可增强在ILS引线通路区(即在柔性电路上方O形圈通过的地方)的密封性，这是因为它与用来固定ILS引线的压敏粘结剂一起组合起来发挥作用的缘故。我们相信，硬的O形圈据信能够挤出ILS引线边缘周围的粘结剂，并且能够填充这些边缘附近的小的不连续的空腔。在柔性电路170的下侧有一个压敏材料涂层，涂在该柔性电路的一些特殊的区域。粘结剂的下边是线圈和要与底架件接触的区域。因此，可使用粘结剂把线圈固定到位于墨袋壁上的加强肋上，并且把ILS柔性电路固定到底架件1120上。图16B是一个固定到底架1120上的可收缩的墨袋114的立体图，其中的ILS柔性电路固定到墨袋上并且固定到底架上。
一旦墨袋固定到底架上，并且线圈1130、1132固定到可收缩的壁1114、1116上，就可以通过压力容器开口把墨袋组件***气压室中。O形圈提供与压力容器的内部表面1162的密封配合。安装一个铝制的卷曲环1280(图10)以将底架1120和墨袋结构固定就位。
底架1120是一个整体式模注的热塑结构，提供：O形圈支撑和密封表面1226，用于ILS引线的布线表面1156、1158，两个隔离的塔形端口1108、1110以及它们的相应的连通导管1200、1202，用于支撑电连接的表面1204，直立件1208，和用于可收缩墨袋的支撑和密封表面1210、1212。通过在一个模注件上提供这样多的功能，就可把墨盒110-116的总成本降到最小，并且可省去附加的密封机构。整体模注的底架的另一个优点是尺寸精确。当把墨盒110安装进打印***中时，墨盒的电的、空气的、和液体的连接器必须和位于供墨站100处的和打印***相关联的相应连接器相互配接。整体模注的底架把这些连接器相互之间的位置变化减至最小，因此改进了提供可靠的连接器的可能性。
前端帽。端帽1104有几种功能。这些功能包括键合功能，用于防止错误类型的墨盒***特定的供墨站凹槽中，例如错误的墨水类型或者颜色或错误的墨袋尺寸。端帽的另一个功能是对齐功能，保证墨盒与供墨站凹槽结构结构准确对齐。端帽还包括保护结构，保护底架的墨水和空气塔形端口不受物理损坏。
在一个典型的实施例中，前端帽1104是一个由聚丙烯制造的注模结构。
如图5A所示，并且参照图19和23的附加细节，通过前端帽上和压力容器的瓶颈区上的锁紧结构的啮合，可把前端帽1104固定到压力容器的瓶颈区。因此，前端帽1104包括一个圆柱形的啮合结构1244(图19、23)，该结构具有两对向内突出的啮合表面1246A、1246B，用于啮合压力容器的瓶颈区的相应的凸缘1252B，以便把端帽1104固定到压力容器上的对齐的位置。表面1246A和1246B绕啮合结构1244的周边分隔开。每个啮合表面1246A、1246B都包括一个斜面1248A、1246B，用于当端帽压在压力容器的瓶颈区时跨接在凸缘1252B上。
如图28所示，并且参照例如图17所示的附加的细节，前端帽1104的横向端(相对于墨盒的纵轴线)进一步包括一个平直的表面1256，其中形成一个开口1254。包围该开口1254的是一个键形的凸台或壁结构1258。壁结构1258提供了围绕塔形端口1108和1110以及在端帽安装后围绕电连接触点的保护壁，从而可保护这些结构不受物理损伤。然而，平直的表面1256的下侧提供一个止动表面，当将端帽压上时，压力容器的边缘和止动表面对齐。表面1246一旦啮合压力容器边缘1250，前端帽就牢固锁定在压力容器上的位置，不会破坏锁紧结构。
如图6和28所示，在前端帽1104的相对侧提供有对应的键合和对准结构1240和1242。这些结构可防止大的墨水不兼容性。借助于这些结构的非对称性，可防止相对于安装方向反向***(180度)安装进供墨站。在一个优选实施例中，结构1240是一个可变化的结构，用于确定墨盒内的墨袋中设置的墨水的颜色。这是通过结构1240的几何形状获得的。图25表示出6个可能的端帽/结构的构形。端帽1104-1使用彩色识别结构1240-A，它在此情况下规定为黄色。类似地，端帽1104-2使用结构1204B(品红色)，端帽1104-3使用结构1204C(蓝色)，端帽1104-4采用结构1240D(黑色)，端帽1104-5使用结构1104E(第一其它颜色)，端帽1104-6使用结构1204F。每个供墨站凹槽在内部都已设置相应的结构，以便只允许带有正确颜色的结构的墨盒才能在凹槽中对接。在端帽和供墨站凹槽中的相应的结构的相互作用进一步提供了对准功能，以准确对准端帽、墨盒与供墨站凹槽。这就增加了在供墨站凹槽和墨盒之间墨水、加压空气***、和电连接的可靠性。
还使用第二键合结构1242来提供键合和识别功能。结构1242包括一组薄的叶片，它们从端帽的侧面突出出来。叶片的数目和叶片之间的间距代表识别产品类型(可包括墨水类型、墨袋容量、等)的一个代码。这里，每个供墨站凹槽在内部也已设置有相应的结构，只允许带有正确产品类型的结构的墨盒才能完全***凹槽中，以便与该墨水***配接。这将会防止该***例如被不适当的墨水类型污染。而且，结构1242也提供了对准功能，其方式与参照结构1240所作的描述***。
图24代表结构1242的几个不同的可能构形，表示了用于端帽1104-7至1104-12的不同构形的结构1242A-1242F。
就结构1240而论，供墨站凹槽设有和结构1242对应的键合结构，以防止没有相应键合结构的墨盒***，并可防止产品类型错的的墨盒在指定的供墨站凹槽中对接。
显然，一组端帽可以有相同的结构1242，它们代表一个特定的产品类型，而具有不同的结构1240代表相同产品类型的墨盒的不同的墨水颜色。
后端帽。如图6和7所示，后端帽1106提供多种机械功能。后端帽1106有一个较大的头部，可防止反向***供墨站100。此外，后端帽提供锁紧表面1230和1232(图6)，当对接墨盒时该锁紧表面啮合供墨站的相应结构以固定墨盒在锁紧位置，在以上引用过的题目为“用于固定墨盒的方法和设备“的共同待审查专利申请(代理人编号10970424)中对此作了更为全面的描述。这些供墨站结构在图22中一般性地表示为结构1270。
在此典型的实施例中，用粘结剂把后端帽固定到压力容器上。这在图20和21中进行了说明。减小压力容器的后端的宽度尺寸，并且适当地确定端帽1106的尺寸，以使端帽1106可与压力容器的尺寸减小端配合(图21)。在此实施例中，通过一个粘结剂层1290使端帽1106固定就位。
后端帽包括在将墨盒***供墨站凹槽中时用户可观察到的墨盒的所有的表面。对于这个典型的实施例，当将墨盒***供墨站凹槽中时，只能看到表面1106B(图22)。这个结构的优点是，对一种消费者产品(例如墨盒)的严格外观要求只限于有限表面面积的单个结构(即端帽1106)。另一个优点是，后端帽1106是在装配过程的最后才加上的，所以在组装的先前的一些步骤中不会擦伤和刮坏后端帽。
后端帽的另一结构是设在端面1106B上的一个可见的彩色指示标签或元件1288。这个标签是装在墨盒内的墨水颜色的可见标记，并且和设在供墨站凹槽外壳上的相应的标签1002一致，如图22所示。这些标签1288和1002在一个典型的实施例中可以是粘结固定的标记。按另一种方式，元件1288和1002可以是描述颜色的叙述内容。
墨盒的装配。作为底架件提供了多种功能的结果，可以高效率地装配墨盒。借助于高效率的装配，可把成本降至最低，并且可改善最终产品的可靠性。
图26是表示按本发明装配一个墨盒的步骤的流程图。首先，提供一个底架件1120和具有一个开口端的墨袋(步骤1502)。然后通过一个热接过程把墨袋的开口端密封到底架件的龙骨部分上(步骤1504)，将隔离件1214，1216连接在底架件上(1506)，并且检测墨袋/底架组件的泄漏情况(步骤1508)。接下来，使用涂敷到电路基片的相应表面区的压敏粘结剂，把ILS柔性电路固定到平直的底架表面1204(步骤1510)。在表面1204固定ILS电路以后，弯曲ILS柔性电路，使之遵循由底架件1120提供的布线路径1156、1158，并且再次用压敏粘结剂把线圈和加强肋固定到墨袋的侧壁上(步骤1512)。
在固定ILS电路以后，在底架件的前部上方将O形圈1152拉长，并将其放在由底架件提供的沟道中(步骤1514)。
现在把底架/袋/ILS准组件构成的墨袋折叠成C形，以便把准组件***压力容器中(步骤1516)。提供具有一个前端开口的压力容器(步骤1518)，并且通过该开口把底架/袋/ILS准组件完全***压力容器(步骤1520)。图27表示的是底架/袋/ILS准组件***压力容器1102的开口的情况。在把准组件***压力容器后，安装一个铝制的卷曲环1280，以便在***位置固定底架(步骤1522)。环1280在压力容器的上凸缘1252A上被卷曲。把存储器芯片组件固定到底架上(步骤1524)。
这时，墨袋已完全装在压力容器内，只剩下固定前端帽和后端帽1104、1106的任务。图28以分解的视图表示具有端帽1104、1106的已经装配好的压力容器和墨盒。按以上所述的方式将前端帽和后端帽固定到压力容器上(步骤1526)通过墨水塔形端口的通路给墨盒填充墨水(步骤1528)，从而完成了装配过程。
以上描述了有许多优点的一种墨盒及其装配方法。这种墨盒支持高墨水速率，例如大版面打印和绘图应用、高速彩色复印机、行式打印机、等。因为松软的墨袋包含在气密的压力容器中，所以极大地减小了墨水严重泄漏的危险。由于底架件是多功能的，所以减小了严格密封的次数。通过使用感应线圈和墨水水平检测电路，可检测墨盒内的墨水水平。实现了从上到下的墨盒的装配。墨盒的可靠性是极高的。因为在松软的袋和压力容器之间的区域是潮湿的，所以减小了通过从外部环境到墨袋的扩散引起的水蒸汽损失。墨盒在任何方位，都可从墨袋抽取墨水。墨盒不需要有整体式的空气或墨水泵，正因为如此，通过这种墨盒就可满足一系列的生产需要。由于在袋区两端平衡了作用力，所以，和在袋的表层加压的加压***例如弹簧袋***相比，减小了由于在松软的袋上加压引起的应力。***两端的压降相当低。可通过用来和***相连的同一个墨水端口为墨袋填充墨水，所以不再需要额外的填充端口。
应该理解，上述的实施例只是对可能的特定实施例的说明，而这些实施例可能代表本发明的原理。本领域的普通技术人员在不偏离本发明的范围和构思的条件下按照这些原理能够很容易地设计出其它的结构安排。

Claims (13)

1、一种用于喷墨打印***(50)的离架墨盒(110-116)，该打印***包括一个带有至少一个打印头的横向支架(52)和一个供墨站(100)，墨盒可拆卸地连接在供墨站中，该墨盒包括：
一个压力容器(1102)，具有一个用于接收加压的气源的气体入口，该压力容器包括一个墨袋(110A)和一个与所述墨袋流体连通的流体出口，所述流体出口响应墨袋的加压而输送加压的墨水，其中该压力容器没有墨盒键合物理结构；和
一个单独制作的第一端帽(1104)，第一端帽包括多个机械结构，所述多个机械结构各被构形成可为所述墨盒提供机械功能，以确保墨盒在供墨站中的准确定位，所述多个机械结构包括一个键合结构和一个锁紧结构以及一个凸台(1258)，用于保护所述墨盒的前表面和所述流体出口不受物理损坏；并且
一第二端帽(1106)，作为一个单独制作结构；
其中，所述压力容器的一个第一端被构形成可接纳第一端帽(1104)，所述压力容器的一个第二端构置成接收所述第二端帽(1106)。
2、根据权利要求1的墨盒，其特征在于：所述压力容器的所述端部相对于所述墨盒***所述打印***中的方向的前端。
3、根据权利要求1或2的墨盒，其特征在于：所述机械功能包括相对于所述供墨站定位所述墨盒。
4、根据权利要求1或2的墨盒，其特征在于：所述键合结构用于在端帽没有提供正确的键合功能的条件下防止墨盒安装在供墨站内。
5、根据权利要求1或2的墨盒，其特征在于：所述第一端帽包括一个彩色识别元件，它在墨盒固定到供墨站时是可见的，所述彩色识别元件表示保持在压力容器的墨袋中的液体墨水的颜色。
6、根据权利要求1或2的墨盒，其特征在于：单独制作的第二端帽连接在所述压力容器的后端，所述第一端帽连接在所述压力容器的前端。
7、根据权利要求6的墨盒，其特征在于：所述第二端帽包括至少一个锁紧结构，用于在所述供墨站中锁紧墨盒。
8、根据权利要求6的墨盒，其特征在于：所述第二端帽包括一个比压力容器的截面大的端部(1106A)，用于防止墨盒反向***供墨站中。
9、根据权利要求1或2的墨盒，其特征在于：所述第一端帽有啮合结构(1244，1246A，1246B)，适于允许所述端帽快速装配到所述压力容器上。
10、根据权利要求1或2的墨盒，其特征在于：所述第一和第二端帽都是使用注模法制造的。
11、一种组装要可拆卸地安装在一个喷墨打印***(50)的供墨站(100)中的墨盒(110-116)的方法，所述喷墨打印***有一个向介质喷墨的打印头，该方法包括如下步骤：
A)提供一个压力容器(1102)，所述压力容器具有一个用于接收加压的气源的气体入口，该压力容器包括一个墨袋(110A)和一个与所述墨袋流体连通的流体出口，所述流体出口响应墨袋的加压而输送加压的墨水；和
B)将一个第一端帽(1104)连接在所述压力容器的一个端部，所述第一端帽有多个机械结构，所述多个机械结构各被构形成可为所述墨盒提供机械功能，以确保墨盒在供墨站中的准确定位，所述多个机械结构包括一个凸台(1258)，用于保护所述墨盒的前表面和所述流体出口不受物理损坏；和
C)将一个单独制作的第二端帽(1106)连接到所述压力容器的第二端。
12、根据权利要求11的方法，其特征在于：所述压力容器的所述第一端部相对于所述墨盒***所述打印***的方向是一个前端。
13、根据权利要求11或12的方法，其特征在于：所述单独制造的第二端帽连接在所述压力容器的后端，所述第一端帽连接在所述压力容器的前端。
CNB988057662A 1997-06-04 1998-06-03 用于喷墨打印***的墨盒和其组装方法 Expired - Lifetime CN1182969C (zh)

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