專利名稱：將工作液體注入微型噴射裝置的裝置和注入工作液體方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微型噴射裝置和噴墨打印頭，特別涉及隔膜式微型噴射裝置，具體涉及將工作液體充填到所述微型噴射裝置中的方法。
微型噴射裝置通常是指一種為打印紙、人體或機動車提供預定量液體(諸如油墨、藥液或石油產品)的裝置，在該裝置中所采用的方法是將預定量的電能或熱能施加到上述液體中以使所述液體發(fā)生體積上的變化。這種方法能夠將預定量的液體施加于特定的物體上。
近年來，電子技術的進步使得這種微型噴射裝置得以迅猛的發(fā)展。因此，微型噴射裝置已廣泛地用于人們的日常生活中。日常使用的微型噴射裝置的一個例子是噴墨打印機。
噴墨打印機是微型噴射裝置中的一種形式，其不同于傳統(tǒng)的點式打印機的地方在于通過使用盒體能夠以各種顏色實現(xiàn)印刷工作。與傳統(tǒng)的點式打印機相比，噴墨打印機的另外的優(yōu)點是噪聲低、印刷質量有提高。因此，噴墨打印機已獲得極大的普及。
噴墨打印機通常包括打印頭，所述打印頭具有多個直徑很小的噴嘴。在這樣的噴墨打印頭中，通過接入或斷開從外部裝置所施加的電信號使最初處于液態(tài)的油墨發(fā)生變化并膨脹成氣泡狀態(tài)。然后，呈氣泡狀態(tài)的油墨膨脹并被排出，從而實現(xiàn)在打印紙上的打印操作。
許多種用于注入工作液體的方法和裝置已為人們所知。在一種微型噴射裝置中，利用隔膜振動以驅動油墨，從而在打印紙上進行打印操作。在這種類型的裝置中，一種易于產生蒸汽壓力的工作液體充填在加熱腔室中并引起振動。這種類型的噴墨打印頭可參見授予Kruger等人的、題目為“帶有氣泡驅動柔性隔膜的噴墨打印機”的美國專利NO.4,480,259。
在將工作液體充填到這樣的噴墨打印頭中的一種傳統(tǒng)方法中，為了連續(xù)地將工作液體輸送到加熱腔室內部中，要有工作液體注入裝置安裝到盒體的一部分上，而盒體的另一部分與噴墨打印頭相鄰。這樣，盒體與噴墨打印頭相連并且盒體在內側部分中充滿了油墨。
現(xiàn)將詳細描述利用所述工作液體注入裝置注入工作液體的方法。儲放在工作液體儲存器中的工作液體在由加壓裝置(未示出)所提供的預定壓力下迅速地注入到所述噴墨打印頭中。接著，工作液體通過工作液體供給管經供給孔流入到工作液體供給通道中并充填各個加熱腔室。同時，利用上述方法使工作液體充填各加熱腔室之后，剩余的工作液體通過工作液體回流管流回到工作液體返回組件中。然后，封閉所述加熱腔室，從而完成了工作液體注入。
但是，上述用于將工作液體注入到噴墨打印頭中的傳統(tǒng)方法具有一些問題。為了將工作液體注入到各個加熱腔室中，要將各單獨的附加工作液體注入裝置安裝到盒體上，并利用各單獨的工作液體注入裝置將工作液體注入到各分離的噴墨打印頭中。因此，增加了制造產品的整體制造時間并且使整體制造方法復雜化。另外，由于制作方法的復雜性，使總的生產率降低。
用于將液體充填到裝置和模型中的現(xiàn)有技術參見下述美國專利。授予Parsoneault等人的，題目為“用于液體動壓軸承的真空充填技術”的美國專利No.5,601,125公開了一種將油充填到液體動壓軸承中的方法。授予Paine的，題目為“金屬澆注的方法和裝置”的美國專利No.5,335,711公開了一種用于將熔融金屬澆注到鑄型的方法，在該方法中，在一定壓力下將熔融金屬澆注到鑄型中以減少鑄件中的空隙率。但是，這些技術都沒有直接用于微型噴射裝置中。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種將工作液體充填到噴墨打印頭中的改進方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種操作不復雜的用于將工作液體充填到噴墨打印頭中的方法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種能夠縮短整體制造時間的用于將工作液體充填到噴墨打印頭中的方法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種能夠提高生產率的用于將工作液體充填到噴墨打印頭中的方法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于將工作液體充填到噴墨打印頭中的方法，該方法無需使用具有工作液體注入裝置的盒體。
為了達到本發(fā)明的上述目的和其它優(yōu)點，將充填有工作液體的容器設置在與空氣供給/排空裝置相連的真空腔室中，在將多個具有噴墨打印頭的盒體插入到所述容器中以后，使所述空氣供給/排空裝置工作，以使所述真空腔室內部的空氣被排出，這樣，在容器中的工作液體同時充填到各個噴墨打印頭的加熱腔室中。
較優(yōu)選的是，真空腔室內部的真空壓力被調節(jié)在大約2×10-1mmHg至2×10-3mmHg的范圍內。更優(yōu)選的是，真空壓力約為2×10-2mmHg。
另外，容器的外壁繞有冷卻介質流動管，所述冷卻介質流動管可以利用在管中流動的冷卻介質使工作液體容器冷卻。優(yōu)選的是，在冷卻介質流動管中流動的冷卻介質最好是氣體，更優(yōu)選的是，將主要包含氮的氣體用作所述冷卻介質。
這樣，可縮短產品制造的整體制造時間并提高產品的整體生產率。
為了便于人們能夠充分地理解本發(fā)明以及認識本發(fā)明所帶來的各種優(yōu)點，下面將參照附圖對本發(fā)明進行詳細描述，在附圖中，相同或相似的部件用相同的附圖標記表示，其中

圖1是示出具有傳統(tǒng)噴墨打印頭的盒體形狀的剖視圖；圖2是示出用于本發(fā)明的噴墨打印頭形狀的透視圖；圖3是示出傳統(tǒng)噴墨打印頭的加熱腔室系統(tǒng)(heating chamber array)的透視圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的用于將工作液體注入到噴墨打印頭的裝置的視圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的用于將工作液體注入到噴墨打印頭的方法的流程圖。
參見附圖，圖1和圖3中示出了上述的將工作液體充填到打印頭的傳統(tǒng)方法。參見圖1，為了連續(xù)地將工作液體輸送到打印頭的加熱腔室4(見圖3)內部中，將工作液體注入裝置300安裝到盒體200的一部分上，所述盒體200的另一部分與噴墨打印頭100相鄰。這樣，盒體200與噴墨打印頭100相連并且盒體200中充填有油墨。
下面詳細描述利用工作液體注入裝置300注入工作液體的方法。儲放在工作液體儲存器302中的工作液體在由加壓裝置(未示出)所提供的預定壓力下迅速地被注入到噴墨打印頭100中。接著，工作液體通過如圖3中所示的工作液體供給管303經供給孔102流到工作液體供給通道101中并充填各個加熱腔室4。同時，利用上述方法使工作液體充填到各個加熱腔室4之后，剩余的工作液體通過如圖1所示的工作液體回流管304流回到工作液體返回組件301中。然后，封閉加熱腔室，從而完成了工作液體的注入操作。
下面對本發(fā)明進行詳細的描述。通過結合附圖對優(yōu)選實施例進行描述，可以使人們更清楚地理解本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點。
圖2是示出噴墨打印頭結構的透視圖，利用本發(fā)明可將工作液體充填到噴墨打印頭中。如圖2中所示，熱電阻層11形成在支承基體1的保護層2的上部上。電極層3形成在熱電阻層11上以將電能提供給熱電阻層11。
這里，熱電阻層11將電能轉換成在500℃至550℃的溫度范圍內的熱能并將熱能傳送到由加熱腔室隔擋層5圍成的加熱腔室4中。用具有易于產生蒸汽壓力特性的工作液體(未示出)充填加熱腔室4。
在操作中，工作液體使形成在加熱腔室4的上部上的隔膜6振動，使儲放在由油墨腔室隔擋層7圍成的油墨腔室9中的油墨通過形成在噴嘴板8中的噴嘴10以墨滴的形式向外噴出。這樣，在外部打印紙上實現(xiàn)了打印操作。
圖4是示出本發(fā)明的用于將工作液體注入到噴墨打印頭中的裝置的視圖。充填有工作液體的工作液體容器401設置在真空腔室400內部。具有多個盒體200的盒體接收容器402設置在工作液體中。工作液體容器401的外壁繞有冷卻介質流動管403，多個噴墨打印頭100安裝在各個盒體200上。
冷卻介質流動管403與輸入管403a和輸出管403b分別地安裝，輸入管403a供冷卻介質流入到真空腔室400中，輸出管403b則供冷卻介質流出到真空腔室400的外部。形成在真空腔室400的底面407處的密封件405將真空腔室400分成內部和外部，其中輸入管403a和輸出管403b穿過真空腔室400的底面407。
另外，真空腔室400的內部和外部被位于界面處的密封件405分隔開，在界面處底壁407與頂壁408相接觸。
真空腔室400還與空氣供給/排空裝置406相連。空氣供給/排空裝置406不僅可通過從真空腔室400內部排空空氣以在真空腔室400內部形成真空，而且還可通過向真空腔室400內部供給空氣而迅速地消除真空腔室400內部的真空狀態(tài)。
這里，裝載在盒體接收容器402中并與外部工作液體分開的多個盒體裝有工作液體供給管303，這些工作液體供給管303暴露在外。工作液體供給管303通過與安裝在盒體200上的噴墨打印頭100中的加熱腔室4相連，從而為充填在工作液體容器中的工作液體提供了流到加熱腔室4中的供給通路。
在傳統(tǒng)的噴墨打印頭中，當工作液體注入到噴墨打印頭時，工作液體通過裝有單獨、附加的工作液體注入裝置的盒體注入。結果，產品的生產率大大降低。
通過比較，當提供上述的真空條件時，工作液體容器中的工作液體可同時注入到各個加熱腔室4中。因此，根據(jù)本發(fā)明，利用上述工作液體注入裝置，可同時將工作液體注入到各個加熱腔室4中。這樣，無需使用復雜的方法，即無需使用裝有單獨附加的工作液體注入裝置的盒體即可高效地進行工作液體的注入操作。
下面對根據(jù)本發(fā)明的利用具有上述結構的工作液體注入裝置注入工作液體的方法進行詳細的描述。參照圖4和圖5，首先，操作者將帶有多個需要充填工作液體的噴墨打印頭的多個盒體200集中在一起并將這些盒體200裝載在盒體接收容器402中。接著，經真空腔室門(未示出)將盒體接收容器402插入到真空腔室400中的工作液體容器401中。相應的，適量的工作液體被裝入工作液體容器401中(步驟S1)。
然后，操作者通過冷卻介質流動管403的輸入管403a連續(xù)地輸入冷卻介質(步驟S2)。輸入冷卻介質的目的是降低工作液體容器401的外壁溫度并防止工作液體汽化。
這里，根據(jù)本發(fā)明的上述冷卻介質最好是氣體，優(yōu)選的是氮氣或含氮的氣體。眾所周知，氮氣是一種好的制冷劑。通過將氮氣作為制冷劑，可使工作液體容器401的外壁被持續(xù)地冷卻并可防止工作液體氣化。流經輸入管403a的冷卻介質經過冷卻介質流動管403的所有管路被連續(xù)地排向輸出管403b。
此時，操作者除了執(zhí)行冷卻介質的流動步驟以外，還對用于排空真空腔室400中的空氣的空氣供給/排空裝置406進行操作。這樣，真空腔室400中的空氣被空氣供給/排空裝置406排空。其結果是，在真空腔室400的內部形成了低壓真空(步驟S2)。真空形成步驟和冷卻介質流動步驟最好同時進行。
接著，充填在形成于噴墨打印頭100中的加熱腔室4內部的空氣隨真空腔室400內部的空氣一起被空氣供給/排空裝置406排出。換言之，在真空腔室400中的空氣被排出的同時，加熱腔室4中的空氣以氣泡的形式噴入到工作液體中，從而排放到真空腔室400中。這樣，加熱腔室4的內部被排空，使得工作液體能夠平穩(wěn)地進入其中。
這里，根據(jù)本發(fā)明的特征，真空腔室400內部的真空壓力最好被調節(jié)在大約2×10-1mmHg至2×10-3mmHg的范圍內；更優(yōu)選的是，真空壓力約為2×10-2mmHg。
此時，完成上述步驟后，當真空腔室400中形成真空時，工作液體容器401中的工作液體流入到加熱腔室4中已被排空的真空空間內，從而使工作液體充分地充填各個加熱腔室4。這樣，在噴墨打印頭100安裝在盒體200上時，工作液體被適當?shù)刈⑷雵娔蛴☆^100的加熱腔室4中(步驟S3)。
在利用上述冷卻介質流動步驟和真空形成步驟將工作液體充分地注入到噴墨打印頭100的加熱腔室4中后，下一步驟是，解除真空狀態(tài)并通過封閉已充填有工作液體的各個加熱腔室4來結束上述步驟。
在利用上述步驟將工作液體注入到噴墨打印頭中時，操作者控制上述空氣供給/排空裝置406以將空氣供給到真空腔室400中。從而解除了真空腔室的真空狀態(tài)(步驟S4)。
接著，操作者經真空腔室門將裝有多個盒體200的盒體接收容器402移到真空腔室400的外部，所述盒體200裝有多個已充填工作液體的噴墨打印頭100(步驟S5)。
然后，操作者利用諸如聚酰亞胺的有機密封材料封閉安裝在盒體200上的各個噴墨打印頭100的加熱腔室4，從而將工作液體安全地密封在封閉的加熱腔室4內(步驟S6)。
根據(jù)本發(fā)明，工作液體可同時注入到多個噴墨打印頭的加熱腔室中。因此，產品的生產率可顯著提高。
如上，本發(fā)明可用于諸如醫(yī)療器械的微型泵和燃料噴射裝置的任何微型噴射裝置，并且不會降低效率。由于本說明書中所涉及的術語是基于本發(fā)明的功能進行限定的，所以可根據(jù)技術人員的意愿或通常的實踐來改變這些術語，這些術語應該根據(jù)本發(fā)明的說明書中的整體內容來限定。
盡管上文對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但應該理解的是，本領域普通技術人員可在不脫離本發(fā)明保護范圍的前提下進行各種改進和變型，或對其中的元件進行等同替換。另外，也可在不脫離本發(fā)明保護范圍的情況下對本發(fā)明的教導進行改進以適應一種特定的情況。因此，本發(fā)明并不限于上述作為本發(fā)明的最佳實施方式公開的優(yōu)選實施例，而是包括了落入由權利要求書所限定的保護范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種將工作液體充填到微型噴射裝置的裝置，包括真空腔室；與所述真空腔室相連的空氣供給和排空裝置，用于排空所述真空腔室以將真空腔室內的壓力控制在較低的范圍內，并用于將空氣供給到真空腔室以解除真空腔室內的低壓狀態(tài)；設置在所述真空腔室內的工作液體容器，用于容納所述工作液體；和盒體接收容器，用于固定帶有多個微型噴射裝置的盒體，所述盒體接收容器可被插入到所述工作液體容器中。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于冷卻所述工作液體容器的裝置。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述用于冷卻所述工作液體容器的裝置包括與所述工作液體容器外壁接觸的流動管，其具有延伸穿過所述真空腔室的壁的輸入部分和輸出部分，用于從外部向流動管供給冷卻介質。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，還包括用于向所述流動管提供氣體的裝置。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述真空腔室還包括大致為平面狀的底壁；大致為鐘罩狀的頂壁，所述頂壁安裝在所述底壁上；和位于所述頂壁和底壁之間界面處的密封件。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括設置在所述真空腔室中的門，用于為真空腔室內部提供進入通道。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述盒體還包括設置在所述盒體外部的工作液體供給管，用于將工作液體從所述工作液體容器引入到所述盒體中。
8.如權利要求7所述的裝置，其特征在于，還包括多個設置在所述盒體中的噴墨打印頭，所述噴墨打印頭具有未封閉的加熱腔室。
9.一種將工作液體充填到微型噴射裝置的方法，包括下列步驟將需要充填工作液體的微型噴射裝置裝入到盒體中，將裝有所述微型噴射裝置的盒體放入盒體接收容器中并將盒體接收容器放入工作液體容器中；將工作液體充填到工作液體容器中；使工作液體容器冷卻；在工作液體容器周圍形成具有預定壓力的真空；解除在工作液體容器周圍的真空狀態(tài)；將盒體接收容器從工作液體容器取出；和封閉所述微型噴射裝置的加熱腔室。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，還包括將所述工作液體容器安裝到真空腔室中；利用從所述真空腔室排空空氣來實現(xiàn)所述形成真空的步驟；和利用向所述真空腔室供給空氣來實現(xiàn)所述解除真空狀態(tài)的步驟。
11.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述冷卻工作液體的步驟和形成真空的步驟是同時進行的。
12.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述冷卻工作液體容器的步驟是通過泵送冷卻介質流過與所述工作液體容器外壁相接觸的流動管而實現(xiàn)的。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述冷卻介質是氣體。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于，所述氣體包括N2。
15.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述預定的真空壓力在大約2×10-1mmHg至2×10-3mmHg的范圍內。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述真空壓力大約為2×10-2mmHg。
17.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述封閉加熱腔室的步驟包括利用聚酰亞胺作為密封材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種將工作液體充填到微型噴射裝置的裝置和將工作液體充填到微型噴射裝置的方法。充填有工作液體的容器位于與真空裝置相連的真空腔室中,多個具有微型噴射裝置的盒體被插入到工作液體容器中,且工作液體容器中的工作液體充填到各個微型噴射裝置的加熱腔室中。因此,可簡化整體制造方法,從而提高了生產率并縮短了產品的整體制造時間。
文檔編號B41J29/377GK1253037SQ9912600
公開日2000年5月17日 申請日期1999年11月3日 優(yōu)先權日1998年11月3日
發(fā)明者安秉善, 拉夫里謝夫·V·彼得羅維奇, 達尼夫·B·尼科萊維奇 申請人:三星電子株式會社