專利名稱：帶有油墨水平傳感器的提供加壓油墨的墨盒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向高流速油墨傳遞系統(tǒng)供墨的可更換供墨盒。
發(fā)明的背景大復(fù)印量的復(fù)印系統(tǒng)，如在高速打印機或彩色復(fù)印機中使用的系統(tǒng)、或大版面的裝置，都對油墨傳遞系統(tǒng)提出了苛刻的要求。同時，對打印質(zhì)量的期望是越來越高。為了保持高打印質(zhì)量，打印頭必須能迅速噴墨，不得使打印頭的壓力水平發(fā)生大的起伏漲落。
對于這種情況下的一種處理方法是提供和打印頭集成在一起的一個壓力調(diào)節(jié)器。壓力調(diào)節(jié)器以第一壓力接收油墨并以一個受控的第二壓力將油墨送到打印頭。為使這種控制能正常工作，第一壓力必須總是大于第二壓力。由于存在動態(tài)壓降，極高象素速率的打印要求第一壓力為一個正的表壓。
在美國專利4568954中描述了一種可以加壓的墨盒的一個例子。其它的參考文獻包括美國專利4558326、4604633、4714937、4977413、Saito4422084、和4342041。
在消耗品用完之后，現(xiàn)有的高輸出裝置會出現(xiàn)一個問題。重要的是當油墨卡盒快用完時該系統(tǒng)應(yīng)停止打印，只剩少量剩余油墨。否則可能發(fā)生干燥燃燒而損害打印頭。這種高輸出裝置的打印頭往往是很貴的。因此需要這樣一種油墨卡盒，它能提供加壓油墨并提供指示低油墨量的精確裝置。
已經(jīng)發(fā)展了多種方式來檢測一墨盒中的油墨量。但當油墨被加壓時這個問題變得很困難。在一種情況下，油墨必須被保持在壓力容器中。
美國專利4568954采用電極來檢測通過油墨的電阻回路。這種方案的一個問題是它取決于油墨的導(dǎo)電性質(zhì)。所需要的是一種檢測在可收縮墨袋內(nèi)油墨體積的方法，該墨袋由一壓力容器包圍。此外，還需要一種讀取傳感信號的方法，而不致負面地影響結(jié)構(gòu)的完整性。
發(fā)明的概述本發(fā)明是一用在離架打印系統(tǒng)的墨盒。墨盒包含一充填有油墨的可收縮墨袋，后者可通流體地連接于一個通向一壓力調(diào)節(jié)器的管道。調(diào)節(jié)器的出口將油墨輸送到一打印頭。一壓力容器包圍所述墨袋。該系統(tǒng)給壓力容器加壓，導(dǎo)致將加壓油墨輸送到所述調(diào)節(jié)器。
墨盒有一傳感器，通過檢測墨袋壁的相對位置推斷墨袋內(nèi)油墨的實際體積。該傳感器安裝在壓力容器和可收縮墨袋之間。
傳感器導(dǎo)電連接于可從墨盒外側(cè)接近的觸盤。引線從觸盤通過一密封區(qū)地點傳感器。該密封設(shè)有一壓縮的O形圈。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，描述了一種組裝待安裝在一噴墨打印系統(tǒng)中的墨盒的方法，所述噴墨打印系統(tǒng)具有一用以在一介質(zhì)上噴射油墨的打印頭，包括的步驟為(a)提供一第一外殼件，包括一帶有流體出口的流體通道，用以向所述打印頭提供油墨；(b)使一可收縮墨袋可流體連通地連接于所述流體出口；(c)將一油墨水平檢測電路連接于所述可收縮墨袋；(d)將一組墨盒觸點連接在所述第一外殼件的外表面上；(e)布置一組將所述檢測電路連接于所述墨盒觸點的電路徑；(f)將第二外殼件連接于所述第一外殼件，所述第二外殼件沿一密封區(qū)與所述第一外殼件靠合，所述第一和第二外殼件形成了一包圍所述可收縮墨袋的壓力容器，所述壓力容器和所述可收縮墨袋在其間限定了加壓區(qū)，所述一組電路徑從所述加壓區(qū)穿過所述密封到所述外部大氣。
附圖簡述從以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的典型的實施例的詳細描述中，本發(fā)明的這些特征和其它的特征以及優(yōu)點都將變得更加清楚，其中

圖1是按照本發(fā)明的一個打印機/繪圖儀系統(tǒng)的示意方塊圖；圖2是以簡化的方式說明一個典型的離架(off-carriage)墨盒的示意方塊圖，該墨盒連接到一個支架上的(on-carriage)的打印卡盒上，圖中還表示一個空氣壓縮機，用于給包括離架墨盒在內(nèi)的離架壓力容器加壓；圖3是采用本發(fā)明的一個打印機/繪圖儀的簡化立體圖；圖4是一簡化形式的分解立體圖，包括墨盒壓力容器，可收縮墨袋，油墨水平檢測電路和一支架件，顯示了本發(fā)明的特征；圖5A是根據(jù)本發(fā)明的墨盒的分解底視立體圖，其中圖4所示2的部件已組裝在壓力容器中，并且前和后端帽以分離的狀態(tài)示出；圖5B是圖5A所示墨盒的頂視立體圖；圖6是離架墨盒的壓力容器的立體圖；圖7是離架墨盒的側(cè)視圖；圖8是一底架結(jié)構(gòu)的局部前視圖，包括離軸墨盒的；圖9離架墨盒的端視圖，示出了前端帽；圖10是沿圖9的10-10線取的離架墨盒的剖面圖；圖11是沿圖9的11-11線所取的離架墨盒的剖視圖；圖12是沿圖11的12-12線所取的底架結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖13是圖10中13-13線所示區(qū)域內(nèi)油墨水平檢測線圈的頂視圖，該線圈連接在構(gòu)成離架墨盒的墨袋上；圖14是底架件的立體圖，傳感器引線就位；圖15是圖14所示底架件的顛倒的立體圖；圖16A是一柔性電路的頂視圖，該柔性電路支承裝在墨盒上的油墨水平檢測電路。圖16B是連接在底架上的可收縮墨袋的立體圖，帶有連接在墨袋和底架上的ILS柔性電路；圖17是壓力容器瓶頸區(qū)的側(cè)視圖，以剖視圖示出了安裝后的前端帽；圖18是沿18-18線所取的剖視圖，示出了將前端帽鎖定在壓力容器上的鎖緊結(jié)構(gòu)；圖19是沿圖17中19-19線所取的墨袋的前端帽的底視圖；圖20是剖視圖，示出了帶有后端帽的壓力容器的后端；圖21是圖20中區(qū)域20所示區(qū)域的放大圖，示出了后端帽黏結(jié)在壓力容器上；圖22是離架對槽部位的立體圖，用于包括在圖3所示打印機/繪圖機中的離架墨盒；圖23是一部分前端帽的立體圖，示出了鎖緊結(jié)構(gòu)；圖24示出了用于前端帽的鍵合結(jié)構(gòu)，用于不同的油墨顏色；圖25示出了用于前端帽的鍵合結(jié)構(gòu)，用于不同的產(chǎn)品類型；圖26是一組裝流程圖，示出了組裝墨盒的組裝過程；圖27是一墨盒的局部側(cè)視分解圖，用于說明組裝；圖28立體分解圖，示出了帶有前端帽和后端帽的已組裝壓力容器/袋。
優(yōu)選實施例的詳細描述系統(tǒng)的綜述圖1表示的是實施本發(fā)明的一個打印機/繪圖儀50的總體方塊圖。一個掃描支架50夾持多個高性能的打印卡盒60-66，打印卡盒60-66都和供墨站100流體連通。供墨站向打印卡盒提供加壓的油墨。每個卡盒都有一個調(diào)節(jié)器閥，該閥可打開和關(guān)閉以便在卡盒內(nèi)維持對于打印頭性能來說是最佳的略負的表壓。對于接收的油墨加壓，以消除動態(tài)壓降的效果。
供墨站100包含容器或支架，以便可滑動地安裝墨盒110-116。每個墨盒都有一個可收縮的墨袋，如墨袋110A，墨袋由一個氣壓室110B包圍。氣壓源或泵70與氣壓室連通，以加壓可收縮的墨袋。然后通過一個油墨流動路徑把加壓的油墨傳送到打印卡盒，例如卡盒66。一個氣泵為該系統(tǒng)中的所有的墨盒提供加壓的空氣。在一個典型的實施例中，為了滿足在25立方厘米/分鐘等級上的油墨流速，泵提供2磅/平方英寸的正壓力。當然，對于油墨流速要求較低的系統(tǒng)，較低的壓力就足夠了，并且對于低復(fù)印速率的某些情況根本不需要正的氣壓。
圖2是說明氣壓源70、卡盒66、和墨袋110A及氣壓室110B的簡化示意圖。在停機期間，允許墨袋和壓力容器之間的區(qū)域減壓。在墨盒運輸期間，氣壓源不加壓。
掃描支架52和打印卡盒60-66由打印機控制器80控制，打印機控制器80包括打印機固件和微處理器。于是，控制器80控制掃描支架驅(qū)動系統(tǒng)和在打印卡盒上的打印頭以便有選擇地激勵打印頭，使墨滴以可控的方式噴向打印介質(zhì)40。
系統(tǒng)50一般來說接受打印工作，并且接受來自計算機工作站或個人計算機82的命令，個人計算機包括CPU82A、和一個打印機驅(qū)動器82B，驅(qū)動器82B和打印系統(tǒng)50相接。該工作站還包括一個監(jiān)視器84。
圖3用立體的視圖表示一個大版面打印機/繪圖儀系統(tǒng)50的一個典型的形式，其中示出了在供墨站就位的4個脫架墨盒110、112、114、116。該系統(tǒng)包括一個外殼54、為用戶提供開關(guān)的一個前控制面板56、和介質(zhì)輸出口58，打印操作后介質(zhì)從系統(tǒng)經(jīng)該輸出口58輸出。這個典型的系統(tǒng)是由一個介質(zhì)卷筒供料的；按另一種方式，也可以使用紙張供給系統(tǒng)。
發(fā)明的總攬在圖4、5A、5B的簡化示意圖中概略地說明本發(fā)明的各個方面。本發(fā)明的一個方面涉及用在供墨站100的墨盒，具有一個包圍可收縮的墨袋114的的壓力容器1102，墨袋中包含供應(yīng)的油墨和一個傳感器電路1170，能夠提供代表可收縮的墨袋中油墨體積的信號。連接到傳感器電路的引線1142、1144可在墨盒外部的觸點處(在圖4中總體表示為1138)電連接。為此，引線的路徑是從外部的觸點到壓力容器內(nèi)部的傳感器電路。這些引線穿過一個密封區(qū)20，密封區(qū)20把外部大氣和位于壓力容器和可收縮墨袋之間的加壓區(qū)分開。這種系統(tǒng)的優(yōu)點包括可直接檢測墨袋的位置，這比其它方法例如測量油墨的電阻率(依賴于油墨的性質(zhì))更加準確。況且，傳感器不和油墨接觸，因此不會被油墨腐蝕。在優(yōu)選實施例中，密封區(qū)由一受壓的并用作一個墊圈的彈性件提供。這個優(yōu)選實施例在制造方面和可靠性方面都有優(yōu)點。
如圖4所示，本發(fā)明的第二方面涉及一個底架1120，底架1120為墨盒提供在功能方面和制造方面的優(yōu)點。墨盒110相對于它裝入供墨站100中的安裝方向有一個前端和一個后端。底架1120包括一個用于從打印系統(tǒng)接收加壓空氣的塔形空氣入口1108，和一個用于把加壓的油墨傳遞到系統(tǒng)的塔形油墨出口1110。在墨盒110的前邊緣可以接近的空氣入口和油墨出口超出墨盒110的外部表面延伸大致相同的距離。油墨出口和可收縮的墨袋114之間流體連通。在優(yōu)選實施例中，該底架包括一個要被接納在可收縮墨袋的一個開口114A中的填塞表面1122。這種填塞表面通過提供一個其法線大體上平行于袋的長軸的表面，允許體積上有效的折褶袋結(jié)構(gòu)用作可收縮的墨袋114。這個底架與一個單獨的外殼1102組合起來就可提供一個包圍可收縮墨袋114的壓力容器。按照一個典型的形式，外殼1102是一瓶形結(jié)構(gòu)，有一開口用于接納底架的周邊表面。底架提供了一個表面，用于和打印系統(tǒng)相連接的墨盒電觸點。底架提供了一個表面，用于布置電通路，例如在傳感器和某些墨盒電觸點1138之間的電通路。在一個優(yōu)選實施例中，底架用一個單個的整體元件提供了所有的這些功能。使用一個整體元件可以改善制造性能和包括在底架中的各個部分的相對定位的準確性。
如圖5A、5B所示，本發(fā)明的第三方向涉及提供了機械功能的至少一個單獨連接的帽。在優(yōu)選實施例中，兩個帽1104、1106單獨地連接在壓力容器1102上。采用這個優(yōu)選實施例，對于后端帽而言，該機械功能包括(1)鎖緊結(jié)構(gòu)1232，用于將墨盒110固定在供墨站100內(nèi)。和(2)一個尺寸過大的端部1106A，用于防止墨盒從后部插入供墨站。對于前端帽而言，該機械功能包括(1)一個凸臺1258，用于保護墨盒的內(nèi)部連接，(2)鍵合結(jié)構(gòu)，確保墨盒110安裝在供墨站的正確位置，(3)對準結(jié)構(gòu)，確保墨盒在供墨站中準確定位。通過在一個或多個端帽上提供所有這些功能，就能簡化壓力容器的結(jié)構(gòu)形狀，并且可以在沒有任何前述的機械功能要求的條件下設(shè)計壓力容器。
墨盒的一個優(yōu)選實施例現(xiàn)在參照附圖6-28描述墨盒110-116的一典型的實施例；只需要描述一個墨盒就夠了，因為所有的墨盒全都相同，只是下面將要描述的在一個帽上的鍵合結(jié)構(gòu)有所不同。一般來說，墨盒是一個組件，包括確定一個氣壓室的壓力容器、包括一個松弛的袋的一個可收縮的墨袋、一個油墨水平檢測(ILS)電路、密封墨袋的一個多功能底架件、和前端帽與后端帽；所說的底架提供了從一個出口到墨袋的油墨通路，并且提供了一個空氣入口和通到墨袋外部的氣壓室的一個區(qū)域的空氣通路。
壓力容器。在典型的實施例中，壓力容器1102是有一瓶頸區(qū)的瓶形結(jié)構(gòu)，通過該瓶頸區(qū)有一開口延伸到容器的內(nèi)部。以低成本制造壓力容器的一種適宜方法是一種組合的吹模和注模方法，其中為容器的瓶頸區(qū)的內(nèi)部周邊表面獲得了較高的容差，而為容器的其余部位獲得了較低的容差。在大體積應(yīng)用中適用于壓力容器的典型材料是聚乙烯，注-吹-模級；壓力容器材料的典型厚度是2毫米。
在圖8的斷開的側(cè)視圖中示出了壓力容器1102，它帶有一個空氣塔形端口1108和油墨塔形端口1110，它們由底架件確定，并且通過一個下面將描述的卷曲環(huán)1280固定就位。這里，出現(xiàn)了一個容器的瓶頸區(qū)1102A，確定了壓力容器的一個內(nèi)周邊瓶頸表面。
瓶頸區(qū)的外部包括一些物理結(jié)構(gòu)，用于在壓力容器內(nèi)部固定內(nèi)部的墨盒，并且用于固定前端帽。這些結(jié)構(gòu)包括在瓶頸區(qū)的表面上形成的多個凸緣(1252A-1252C)。
壓力容器的內(nèi)部氣壓室的體積取決于墨盒的期望的油墨容量。通過使用具有相似橫截面結(jié)構(gòu)但沿墨盒縱軸線的方向有不同容器長度的壓力容器、并且借助于墨袋尺寸上的相應(yīng)的差別，就可提供具有不同油墨容量的產(chǎn)品。在一個典型的實施例中，壓力容器的輪廓是50毫米×100毫米，壓力容器的長度隨墨盒供墨容量而變。對于不同的產(chǎn)品，例示性的油墨容量是300cc和750cc。在墨盒中可存放不同顏色和不同油墨種類的油墨，以便用在如圖1所示的彩色打印系統(tǒng)中。壓力容器的結(jié)構(gòu)不必改變以適應(yīng)不同的油墨顏色或類型。在制造過程中，通過對于各種油墨類型和顏色使用相同的壓力容器，來安排設(shè)備和模具成本。
雖然在附圖中所示的壓力容器1102有長方形的橫截面，但應(yīng)理解，還可以使用其它的壓力容器結(jié)構(gòu)形狀，如圓柱形。
墨袋。在該實施例中用于墨盒的墨袋是由一個松軟的袋提供的，它在充滿油墨的狀態(tài)下基本上占據(jù)壓力容器內(nèi)的空間。圖10表示由壓力容器1102包圍的可收縮的液體墨袋114。按一種實施方案，將袋材料的一個細長片材折疊，使片材的對置側(cè)向邊緣重疊或者使它們合在一起，形成一個細長的圓筒。將這些側(cè)向邊緣密封在一起。在這個最終的結(jié)構(gòu)中形成褶，并且通過沿垂直于側(cè)向邊緣密封線的接縫熱封打褶的圓筒，而形成墨袋的底。以相似的方式形成墨袋的頂部，同時留出一個開口用于將袋密封到底架件上。在一個典型的實施例中，袋的材料是一個多層片材，由聚乙烯、金屬化的聚酯、和尼龍制成。剛性的袋加強件1134、1136分別連接到柔性墨袋的外側(cè)，即墨袋的相對的側(cè)壁部分1114、1116上。加強件改善了袋的側(cè)壁的收縮幾何狀態(tài)的可重復(fù)性，因此由油墨水平傳感器提供的油墨水平檢測信號有改善了的可重復(fù)性。
油墨水平檢測電路。油墨水平檢測電路包括在柔性電路基片部分上形成的感應(yīng)線圈1130和1132，所說的基片部分設(shè)置在墨袋的相對的側(cè)壁部分上。使一個交流信號通過一個線圈，在另一個線圈上感應(yīng)出一個電壓，這個電壓的大小隨壁分開的距離的變化而變化。當使用油墨時，相對的側(cè)壁部分收縮到一起，改變了線圈對的電偶合或電磁偶合，例如改變了互感。這種偶合的改變由打印系統(tǒng)檢測到，因而推導(dǎo)出一個油墨水平。
線圈1130和1132連接到在密封墨盒的外部可接近的觸盤1138、1140上(圖6和9)。柔性的電路引線1142、1144把這些油墨水平檢測觸盤分別連接到線圈1130、1132；這些引線穿過一個密封區(qū)，密封區(qū)把外部大氣同氣壓室分開。更加具體地說，每一對觸盤1138A、1138B和1140A、1140B為兩個相對的線圈中的每一個線圈提供獨立的一對連接。這就允許把一個激勵信號加到一個線圈上，并且由打印系統(tǒng)檢測由電偶合產(chǎn)生的相應(yīng)的電壓。例如通過存儲在系統(tǒng)存儲器中的一個查找表中的數(shù)值，就會很容易地確定由ILS電路檢測到的電壓和相應(yīng)的油墨水平之間的關(guān)系。
圖13和16A表示攜帶ILS引線和ILS線圈的單元式柔性電路1170。每一對ILS觸盤1138A/B、1140A/B(當裝配到底架上時，位于存儲元件觸點1172A、1172B的任一側(cè))提供了一個線圈的觸點。一個跨接線把每個線圈的中心連接到它的引線之一，以完成電路。在圖13中表示出這種情況，其中線圈1130有一個跨接線1174，它連接引線1176和線圈中心端1178。當然，需要一個絕緣層1180來絕緣跨接線1174和它下邊的導(dǎo)線，防止線圈短路。引線1176、1182、和線圈1130是在一個柔性的電介質(zhì)基片1182上形成的?？墒褂脝卧降幕未膬蓚?cè)的線圈和引線，如圖16A所示?？砂岩€和基片折疊成接近直角，以使線圈進入固定到袋側(cè)的位置。在上述參照的申請(代理人編號為10970427的“帶有感應(yīng)式的油墨水平檢測電路的墨盒”，和代理人編請?zhí)枮?0970428的“使用墨滴計數(shù)和油墨水平檢測電路的油墨水平估算”)中更加全面地描述了ILS。
底架件。本發(fā)明的一個方面是一個多功能的底架件1120，它使墨盒具有高度的功能性，同時又使墨盒有一個有效的裝配過程。該元件支撐空氣入口、流體出口、可收縮的墨袋、油墨水平檢測(ILS)電路、ILS線路布置，并且提供密封壓力容器和外部大氣的表面。
在一個典型的實施例，底架件1120是一個由聚乙烯通過注模法制造的一個整體式元件。選擇這樣一種材料，其成本相對較低，并且對于液態(tài)油墨具有化學(xué)惰性，而且類似于熱封到底架件上的袋材料層。底架件材料的另一個所需特征是，可以相當?shù)偷臏囟葻峤印５准芗亲⒛７ㄖ谱鞯?，以低成本可獲得高復(fù)雜性。
如圖10所示，壓力容器1102包圍著可收縮的墨袋1112。折疊墨袋的塑料膜并沿邊緣熱封，并且進行密封以將表面1122和1124接合或者連接在底架1120上，而形成柔性的壁1114和1116。
如圖11所示，底架1120進一步分別提供空氣入口和流體出口的分隔的塔形端口1108、1110。空氣入口塔形端口1108確定了一個穿過底架并與墨袋1112外部的氣壓室區(qū)流體連通的通路1200(圖11和14)。流體出口塔形端口1110確定了一個穿過底架件并與內(nèi)部的可收縮墨袋1112流體連通的通路1202。在此優(yōu)選實施例，這些塔形端口沿大體上平行于墨盒的縱軸線的方向延伸。
在將底架1120安裝在壓力容器開口中后，塔形端口1108和1110在壓力容器開口端上方突出出來。借助于塔形端口在底架表面1204上方以及在壓力容器瓶頸區(qū)上方的延伸部分，當在打印系統(tǒng)的供墨站將墨盒裝入其凹槽內(nèi)時，就可接近這些塔形端口以便與油墨通路以及供氣通路連通。在代理人號為10970426的題目為“適于和打印系統(tǒng)形成可靠的流體、空氣、和電的連接可更換的墨盒“的上述參照的申請中更加全面地描述了這種油墨通路和空氣供給的連接。
底架1120還提供了一個平直的平面1204，用于支撐存儲元件芯片組件1206(圖9)和連接到用于檢測油墨水平的感應(yīng)線圈的兩對引線，下面還要描述它的附加細節(jié)。存儲器芯片有它自已的帶有4個電觸點的小電路板，并且當把墨盒裝在供墨站時存儲器芯片就連接到系統(tǒng)控制器上。用于存儲器芯片的電路借助于壓敏粘結(jié)劑固定到表面1204上。控制器可向存儲器寫入數(shù)據(jù)，以便例如識別當前油墨的剩余體積。因此。即使在油墨排空之前從供墨站上拆下墨盒，并且隨后又接著使用，打印系統(tǒng)控制器也能確定從這個墨盒已經(jīng)使用過的油墨的數(shù)量。除了支撐存儲元件以外，底架1120還提供了一個直立件1208(圖14)，直立件1208和一個配接的電連接器(定位在供墨站凹槽中)上的表面嚙合，以提供電連接的兩側(cè)之間的對準。這個連接器和所有的8個觸盤(即四對存儲元件的觸盤以及感應(yīng)線圈的兩對觸盤)同時形成平面連接。
底架件1120還包括一個龍骨部分1292，龍骨部分1292為連接到可收縮墨袋提供了密封或連接表面1122、1124(圖11)?？捎枚喾N方式把墨袋的膜片密封到密封表面上，例如通過熱接、粘結(jié)、或超聲波焊接。在優(yōu)選實施例中，袋膜片是通過熱接固定的。龍骨部分的下表面1294有一個復(fù)合曲率，以防止在墨盒跌落的情況下應(yīng)力集中。還有，在入口的周圍一直到油墨流動路徑的突出的片狀結(jié)構(gòu)1296的作用是防止在所有的油墨都從墨袋排光之前墨袋的收縮使入口封閉。由于龍骨部分是細長的，所以密封表面相對于墨盒的縱軸線大體上平行地延伸，只有一個很小的角度偏差。
底架密封表面具有從其上延伸的突出的肋，以改善密封的質(zhì)量。這些肋例如肋1282、1284、1286(圖15)大體上垂直于墨袋的縱軸線延伸。這些肋集中了在固定袋薄膜的熱接操作期間熱接的作用力，以改進熱接固定的效果。在肋之間的空間還提供在熱接期間熔化的底架材料的流動空間。提供多個肋以提供多余的連接結(jié)構(gòu)和強度。
圖14表示在隔離件1214和1216固定前的底架。如圖11所示，隔離件1214和1216用彎曲的帽1218、1220固定到塔形端口1108和1110的相應(yīng)的端部。對于油墨出口，彈簧1222把密封球1224壓到隔離件1216上。這是因為油墨的密封是至關(guān)重要的；如果隔離件采用一個壓縮組件，那么最重要的是液體出口不要泄漏。與此相對照，空氣入口可采用一個無外噴的組件，因此在這個優(yōu)選實施例中，沒有使用附加的密封結(jié)構(gòu)。
在圖9、10、14、15中示出了ILS引線或線跡1148、1150的路徑，從觸盤1138A、1138B和1140A、1140B到ILS線圈1130、1132。底架1120支撐柔性的電路部分1148和1150；O形環(huán)密封圈1152在底架周邊和瓶形壓力容器1104的瓶頸區(qū)1154之間提供密封。如圖10、14、15所示，在底架1120中提供相應(yīng)的布線表面1156、1158，用于在O形圈1152和底架之間布置ILS柔性電路線跡1148、1150。圖10還表示出平直區(qū)1160、1162，它們在壓力容器的瓶頸區(qū)1154的內(nèi)表面上形成，用于配接線跡表面1156、1158的平直部分。
還存在這個布線方案的替換方案。例如，可使用粘結(jié)劑來完成引線通過的密封區(qū)。然而這需要固化粘結(jié)劑的步驟，因此使這個替換方案的可制造性較差。此外，和壓縮的O形圈相比，粘結(jié)劑的牢固程度較差。
底架1120確定了一個圓周溝道1226(圖11、14、15)，溝道1226支撐在底架和壓力容器之間提供密封的O形圈1228。如以上所述，底架1120還提供柔性的電路徑布線表面1156、1158，以使柔性電路1170可從底架的平直的外表面1204、經(jīng)O形圈和柔性布線表面之間、進入壓力容器內(nèi)。壓力容器有一內(nèi)部表面，其形狀和底架的外表面的形狀一致。底架的這些部分是平直的，用于布置柔性電路線跡；壓力容器具有平直的部分或區(qū)1160、1162，用于配接底架的平直的部分。
在一個典型的實施例，O形圈材料是一種較硬的材料，例如EPDM、硅橡膠、氯丁橡膠，其肖氏硬度(A)為70。使用這樣硬的材料可增強在ILS引線通路區(qū)(即在柔性電路上方O形圈通過的地方)的密封性，這是因為它與用來固定ILS引線的壓敏粘結(jié)劑一起組合起來發(fā)揮作用的緣故。我們相信，硬的O形圈據(jù)信能夠擠出ILS引線邊緣周圍的粘結(jié)劑，并且能夠填充這些邊緣附近的小的不連續(xù)的空腔。在柔性電路170的下側(cè)有一個壓敏材料涂層，涂在該柔性電路的一些特殊的區(qū)域。粘結(jié)劑的下邊是線圈和要與底架件接觸的區(qū)域。因此，可使用粘結(jié)劑把線圈固定到位于墨袋壁上的加強肋上，并且把ILS柔性電路固定到底架件1120上。圖16B是一個固定到底架1120上的可收縮的墨袋114的立體圖，其中的ILS柔性電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，并且線圈1130、1132固定到可收縮的壁1114、1116上，就可以通過壓力容器開口把墨袋組件插入氣壓室中。O形圈提供與壓力容器的內(nèi)部表面1162的密封配合。安裝一個鋁制的卷曲環(huán)1280(圖10)以將底架1120和墨袋結(jié)構(gòu)固定就位。
底架1120是一個整體式模注的熱塑結(jié)構(gòu)，提供O形圈支撐和密封表面1226，用于ILS引線的布線表面1156、1158，兩個隔離的塔形端口1108、1110以及它們的相應(yīng)的連通導(dǎo)管1200、1202，用于支撐電連接的表面1204，直立件1208，和用于可收縮墨袋的支撐和密封表面1210、1212。通過在一個模注件上提供這樣多的功能，就可把墨盒110-116的總成本降到最小，并且可省去附加的密封機構(gòu)。整體模注的底架的另一個優(yōu)點是尺寸精確。當把墨盒110安裝進打印系統(tǒng)中時，墨盒的電的、空氣的、和液體的連接器必須和位于供墨站100處的和打印系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)連接器相互配接。整體模注的底架把這些連接器相互之間的位置變化減至最小，因此改進了提供可靠的連接器的可能性。
前端帽。端帽1104有幾種功能。這些功能包括鍵合功能，用于防止錯誤類型的墨盒插入特定的供墨站凹槽中，例如錯誤的油墨類型或者顏色或錯誤的墨袋尺寸。端帽的另一個功能是對齊功能，保證墨盒與供墨站凹槽結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)準確對齊。端帽還包括保護結(jié)構(gòu)，保護底架的油墨和空氣塔形端口不受物理損壞。
在一個典型的實施例中，前端帽1104是一個由聚丙烯制造的注模結(jié)構(gòu)。
如圖5A所示，并且參照圖19和23的附加細節(jié)，通過前端帽上和壓力容器的瓶頸區(qū)上的鎖緊結(jié)構(gòu)的嚙合，可把前端帽1104固定到壓力容器的瓶頸區(qū)。因此，前端帽1104包括一個圓柱形的嚙合結(jié)構(gòu)1244(圖19、23)，該結(jié)構(gòu)具有兩對向內(nèi)突出的嚙合表面1246A、1246B，用于嚙合壓力容器的瓶頸區(qū)的相應(yīng)的凸緣1252B，以便把端帽1104固定到壓力容器上的對齊的位置。表面1246A和1246B繞嚙合結(jié)構(gòu)1244的周邊分隔開。每個嚙合表面1246A、1246B都包括一個斜面1248A、1246B，用于當端帽壓在壓力容器的瓶頸區(qū)時跨接在凸緣1252B上。
如圖28所示，并且參照例如圖17所示的附加的細節(jié)，前端帽1104的橫向端(相對于墨盒的縱軸線)進一步包括一個平直的表面1256，其中形成一個開口1254。包圍該開口1254的是一個鍵形的凸臺或壁結(jié)構(gòu)1258。壁結(jié)構(gòu)1258提供了圍繞塔形端口1108和1110以及在端帽安裝后圍繞電連接觸點的保護壁，從而可保護這些結(jié)構(gòu)不受物理損傷。然而，平直的表面1256的下側(cè)提供一個止動表面，當將端帽壓上時，壓力容器的邊緣和止動表面對齊。表面1246一旦嚙合壓力容器邊緣1250，前端帽就牢固鎖定在壓力容器上的位置，不會破壞鎖緊結(jié)構(gòu)。
如圖6和28所示，在前端帽1104的相對側(cè)提供有對應(yīng)的鍵合和對準結(jié)構(gòu)1240和1242。這些結(jié)構(gòu)可防止大的油墨不兼容性。借助于這些結(jié)構(gòu)的非對稱性，可防止相對于安裝方向反向插入(180度)安裝進供墨站。在一個優(yōu)選實施例中，結(jié)構(gòu)1240是一個可變化的結(jié)構(gòu)，用于確定墨盒內(nèi)的墨袋中設(shè)置的油墨的顏色。這是通過結(jié)構(gòu)1240的幾何形狀獲得的。圖24表示出6個可能的端帽/結(jié)構(gòu)的構(gòu)形。端帽1104-1使用彩色識別結(jié)構(gòu)1240-A，它在此情況下規(guī)定為黃色。類似地，端帽1104-2使用結(jié)構(gòu)1204B(品紅色)，端帽1104-3使用結(jié)構(gòu)1204C(藍色)，端帽1104-4采用結(jié)構(gòu)1240D(黑色)，端帽1104-5使用結(jié)構(gòu)1104-5(第一其它顏色)，端帽1104-6使用結(jié)構(gòu)1204F。每個供墨站凹槽在內(nèi)部都已設(shè)置相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，以便只允許帶有正確顏色的結(jié)構(gòu)的墨盒才能在凹槽中對接。在端帽和供墨站凹槽中的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的相互作用進一步提供了對準功能，以準確對準端帽、墨盒與供墨站凹槽。這就增加了在供墨站凹槽和墨盒之間油墨、加壓空氣系統(tǒng)、和電連接的可靠性。
還使用第二鍵合結(jié)構(gòu)1242來提供鍵合和識別功能。結(jié)構(gòu)1242包括一組薄的葉片，它們從端帽的側(cè)面突出出來。葉片的數(shù)目和葉片之間的間距代表識別產(chǎn)品類型(可包括油墨類型、墨袋容量、等)的一個代碼。這里，每個供墨站凹槽在內(nèi)部也已設(shè)置有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，只允許帶有正確產(chǎn)品類型的結(jié)構(gòu)的墨盒才能完全插入凹槽中，以便與該油墨系統(tǒng)配接。這將會防止該系統(tǒng)例如被不適當?shù)挠湍愋臀廴?。而且，結(jié)構(gòu)1242也提供了對準功能，其方式與參照結(jié)構(gòu)1240所作的描述系統(tǒng)。
圖25代表結(jié)構(gòu)1242的幾個不同的可能構(gòu)形，表示了用于端帽1104-7至1104-12的不同構(gòu)形的結(jié)構(gòu)1242A-1242F。
就結(jié)構(gòu)1240而論，供墨站凹槽設(shè)有和結(jié)構(gòu)1242對應(yīng)的鍵合結(jié)構(gòu)，以防止沒有相應(yīng)鍵合結(jié)構(gòu)的墨盒插入，并可防止產(chǎn)品類型錯的的墨盒在指定的供墨站凹槽中對接。
顯然，一組端帽可以有相同的結(jié)構(gòu)1242，它們代表一個特定的產(chǎn)品類型，而具有不同的結(jié)構(gòu)1240代表相同產(chǎn)品類型的墨盒的不同的油墨顏色。
后端帽。如圖8和9所示，后端帽1106提供多種機械功能。后端帽1106有一個較大的頭部，可防止反向插入供墨站100。此外，后端帽提供鎖緊表面1230和1232(圖6)，當對接墨盒時該鎖緊表面嚙合供墨站的相應(yīng)結(jié)構(gòu)以固定墨盒在鎖緊位置，在以上引用過的題目為“用于固定墨盒的方法和設(shè)備“的共同待審查專利申請(代理人編號10970424)中對此作了更為全面的描述。這些供墨站結(jié)構(gòu)在圖22中一般性地表示為結(jié)構(gòu)1270。
在此典型的實施例中，用粘結(jié)劑把后端帽固定到壓力容器上。這在圖20和21中進行了說明。減小壓力容器的后端的寬度尺寸，并且適當?shù)卮_定端帽1106的尺寸，以使端帽1106可與壓力容器的尺寸減小端配合(圖21)。在此實施例中，通過一個粘結(jié)劑層1290使端帽1106固定就位。
后端帽包括在將墨盒插入供墨站凹槽中時用戶可觀察到的墨盒的所有的表面。對于這個典型的實施例，當將墨盒插入供墨站凹槽中時，只能看到表面1106B(圖22)。這個結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，對一種消費者產(chǎn)品(例如墨盒)的嚴格外觀要求只限于有限表面面積的單個結(jié)構(gòu)(即端帽1106)。另一個優(yōu)點是，后端帽1106是在裝配過程的最后才加上的，所以在組裝的先前的一些步驟中不會擦傷和刮壞后端帽。
后端帽的另一結(jié)構(gòu)是設(shè)在端面1106B上的一個可見的彩色指示標簽或元件1288。這個標簽是裝在墨盒內(nèi)的油墨顏色的可見標記，并且和設(shè)在供墨站凹槽外殼上的相應(yīng)的標簽1002一致，如圖22所示。這些標簽1288和1002在一個典型的實施例中可以是粘結(jié)固定的標記。按另一種方式，元件1288和1002可以是描述顏色的敘述內(nèi)容。
墨盒的裝配。作為底架件提供了多種功能的結(jié)果，可以高效率地裝配墨盒。借助于高效率的裝配，可把成本降至最低，并且可改善最終產(chǎn)品的可靠性。
圖26是表示按本發(fā)明裝配一個墨盒的步驟的流程圖。首先，提供一個底架件1120和具有一個開口端的墨袋(步驟1502)。然后通過一個熱接過程把墨袋的開口端密封到底架件的龍骨部分上(步驟1504)，并且檢測墨袋/底架組件的泄漏情況(步驟1508)。接下來，使用涂敷到電路基片的相應(yīng)表面區(qū)的壓敏粘結(jié)劑，把ILS柔性電路固定到平直的底架表面1204(步驟1510)。在表面1204固定ILS電路以后，彎曲ILS柔性電路，使之遵循由底架件1120提供的布線路徑1156、1158，并且再次用壓敏粘結(jié)劑把線圈和加強肋固定到墨袋的側(cè)壁上(步驟1512)。
在固定ILS電路以后，在底架件的前部上方將O形圈1152拉長，并將其放在由底架件提供的溝道中(步驟1514)。
現(xiàn)在把底架/袋/ILS準組件構(gòu)成的墨袋折疊成C形，以便把準組件插入壓力容器中(步驟1516)。提供具有一個前端開口的壓力容器(步驟1518)，并且通過該開口把底架/袋/ILS準組件完全插入壓力容器(步驟1520)。圖27表示的是底架/袋/ILS準組件插入壓力容器1102的開口的情況。在把準組件插入壓力容器后，安裝一個鋁制的卷曲環(huán)1280，以便在插入位置固定底架(步驟1522)。環(huán)1280在壓力容器的上凸緣1252A上被卷曲。把存儲器芯片組件固定到底架上(步驟1524)。
這時，墨袋已完全裝在壓力容器內(nèi)，只剩下固定前端帽和后端帽1104、1106的任務(wù)。圖28以分解的視圖表示具有端帽1104、1106的已經(jīng)裝配好的壓力容器和墨盒。按以上所述的方式將前端帽和后端帽固定到壓力容器上(步驟1526)通過油墨塔形端口的通路給墨盒填充油墨(步驟1528)，從而完成了裝配過程。
以上描述了有許多優(yōu)點的一種墨盒及其裝配方法。這種墨盒支持高油墨速率，例如大版面打印和繪圖應(yīng)用、高速彩色復(fù)印機、行式打印機、等。因為松軟的墨袋包含在氣密的壓力容器中，所以極大地減小了油墨嚴重泄漏的危險。由于底架件是多功能的，所以減小了嚴格密封的次數(shù)。通過使用感應(yīng)線圈和油墨水平檢測電路，可檢測墨盒內(nèi)的油墨水平。實現(xiàn)了從上到下的墨盒的裝配。墨盒的可靠性是極高的。因為在松軟的袋和壓力容器之間的區(qū)域是潮濕的，所以減小了通過從外部環(huán)境到墨袋的擴散引起的水蒸汽損失。墨盒在任何方位，都可從墨袋抽取油墨。墨盒不需要有整體式的空氣或油墨泵，正因為如此，通過這種墨盒就可滿足一系列的生產(chǎn)需要。由于在袋區(qū)兩端平衡了作用力，所以，和在袋的表層加壓的加壓系統(tǒng)例如彈簧袋系統(tǒng)相比，減小了由于在松軟的袋上加壓引起的應(yīng)力。系統(tǒng)兩端的壓降相當?shù)??？赏ㄟ^用來和系統(tǒng)相連的同一個油墨端口為墨袋填充油墨，所以不再需要額外的填充端口。
應(yīng)該理解，上述的實施例只是對可能的特定實施例的說明，而這些實施例可能代表本發(fā)明的原理。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明的范圍和構(gòu)思的條件下按照這些原理能夠很容易地設(shè)計出其它的結(jié)構(gòu)安排。
權(quán)利要求
1.一種墨盒，用于保持加壓供給的油墨，包括一壓力容器(1120)，用于限定一內(nèi)部氣壓室；一可收縮墨袋(114)，用于保持供給的液體油墨，所述墨袋位于所述氣壓室內(nèi)；一電路(1170)，連接在所述可收縮墨袋上，用于提供用來表示墨袋內(nèi)油墨數(shù)量的電信號，所述電路包括從氣壓室穿過一容器開口的導(dǎo)線，用以連接在一傳感器控制器；裝置(1110)，用于提供一個從所述壓力容器的外部到所述墨袋的油墨路徑(1202)；裝置(1120)，用以提供一個繞所述導(dǎo)線和油墨路徑的密封，以保持所述氣壓室內(nèi)的氣壓高于外界壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的墨盒，還包括裝置(1108)，用以提供一個通過所述容器的空氣入口路徑(1200)，并與氣壓室連通，以便連接于一加壓氣體供給源(70)而保持所述氣壓室的空氣壓力。
3.如權(quán)利要求2所述的墨盒，其中所述空氣入口路徑(1108)通過所述壓力容器開口延伸。
4.如上述任一權(quán)利要求所述的墨盒，其中所述壓力容器(1102)是一整體的封閉件，并且所述開口是限定在該封閉件上的唯一開口。
5.如上述任一權(quán)利要求所述的墨盒，還包括位于所述可收縮墨袋(114)內(nèi)的供給的液體油墨。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的墨盒，其中用于提供一密封的裝置包括一可壓縮件(1152)。
7.如權(quán)利要求6所述的墨盒，其中可壓縮件(1152)包括一個用彈性材料制成的O形圈。
8.如上述任一權(quán)利要求所述的墨盒，其中可收縮墨袋(114)包括一第一柔性壁部分(1114)和一第二柔性壁部分(1116)，其中當油墨從墨袋中排空時所述壁部分朝對方收縮，并且其中所述電路(1170)包括一個連接在第一壁部分外側(cè)上的第一導(dǎo)電線圈(1130)，一個連接在第二壁部分外側(cè)上的第二導(dǎo)電線圈(1132)，一第一組電線(1142)，連接在所述第一線圈上并穿過容器開口到第一組電觸盤(1138A，1138B)，和一第二組電線(1144)，連接在所述第二線圈上并穿過容器開口到第二組電觸盤(1140A，1140B)，所述第一組電觸盤和所述第二組電觸盤位于氣壓室的外部。
9.如上述任一權(quán)利要求所述的墨盒，還包括一電通道(1156)，它使所述電路導(dǎo)電連接于墨盒觸點，所述電通道橫越一密封區(qū)，后者將加壓區(qū)與外部大氣分離。
10.如權(quán)利要求9所述的墨盒，其中所述墨盒沿第一方向安裝，所述電通道有一連接于所述電路的第一部分，所述第一部分大致與所述第一方向?qū)省?br> 11.如權(quán)利要求10所述的墨盒，其中所述電通道有一連接于所述第一部分的第二部分，所述第二部分限定了一直角，彎曲成允許所述通道連接于墨盒觸點。
12.如權(quán)利要求9，10或11所述的墨盒，其中由一柔性電路提供該電通道。
13.如上述任一權(quán)利要求所述的墨盒，其中所述開口包括一個提供了一平直表面的平直部分(1162)，在所述平直表面上布置所述電通道。
14.如上述任一權(quán)利要求所述的墨盒，其中所述電信號表示墨袋收縮的程度。
15.如上述任一權(quán)利要求所述的墨盒，其中所述墨盒用于噴墨打印系統(tǒng)，所述噴墨系統(tǒng)具有一用以向介質(zhì)噴射油墨的打印頭。
16.如上述任一權(quán)利要求所述的墨盒，其中所述壓力容器有一瓶頸區(qū)，后者從所述壓力容器朝一遠端向外延伸，并且所述開口位于所述遠端內(nèi)。
17.一種組裝待安裝在一噴墨打印系統(tǒng)中的墨盒的方法，所述噴墨打印系統(tǒng)具有一用以在一介質(zhì)上噴射油墨的打印頭，包括的步驟為(a)提供(1502)一第一外殼件(1120)，包括一帶有流體出口的流體通道(1202)，用以向所述打印頭提供油墨；(b)使一可收縮墨袋(114)可流體連通地連接于(1504)所述流體出口；(c)將一組墨盒觸點連接在(1510)所述第一外殼件的外表面上；(d)將一油墨水平檢測電路(1170)連接于所述可收縮墨袋；(e)布置(1512)一組將所述檢測電路連接于所述墨盒觸點的電路徑；(f)將第二外殼件(1102)連接于所述第一外殼件，所述第二外殼件沿一密封區(qū)與所述第一外殼件靠合，所述第一和第二外殼件形成了一包圍所述可收縮墨袋的壓力容器，所述壓力容器和所述可收縮墨袋在其間限定了加壓區(qū)，所述一組電路徑從所述加壓區(qū)穿過所述密封到所述外部大氣。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第二外殼件(1102)是一個瓶形的件，在一端有一開口，在所述第一外殼件連接在所述第二外殼件上時所述可收縮墨袋(114)通過所述開口裝入。
全文摘要
一種墨盒,用于包括一供墨站的離架打印系統(tǒng)。墨盒包含一充填有油墨的可收縮墨袋(114),后者可通流體地連接于一個通向一壓力調(diào)節(jié)器的管道。調(diào)節(jié)器的出口將油墨輸送到一打印頭。一壓力容器(1102)包圍所述墨袋。該系統(tǒng)給壓力容器加壓,導(dǎo)致將加壓油墨輸送到所述調(diào)節(jié)器。墨盒有一傳感器,通過檢測墨袋壁的相對位置推斷墨袋內(nèi)油墨的實際體積。該傳感器安裝在壓力容器和可收縮墨袋之間。傳感器導(dǎo)電連接于可從墨盒外側(cè)接近的觸盤。引線從觸盤通過一密封區(qū)地點傳感器。該密封設(shè)有一壓縮的O形圖。
文檔編號B41J2/175GK1259088SQ98805767
公開日2000年7月5日 申請日期1998年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月4日
發(fā)明者E·L·加斯沃達, S·M·梅拉, D·O·梅里爾, 小N·E·帕夫洛夫斯基, R·L·威爾遜, D·W·豪普特, D·C·坎普, T·J·克拉爾, W·E·菲爾莫雷 申請人:惠普公司