用于打印流体供应系统的阀门的制作方法

背景技术：

通常，打印机的打印流体供应系统包括可以被设计为向打印头递送打印流体的打印流体供应盒。打印流体供应系统可以使用加压空气将来自打印流体供应盒的打印流体泵送至打印头。可替代地，一些打印流体供应系统可以包括相同打印流体类型的两个打印流体供应盒(例如，经由公共管道连接至打印头的用于每种颜色的两个打印流体供应盒)以便使得能够在不需要中断或者暂停操作(例如，打印)的情况下更换打印流体供应盒。在这种双打印流体供应盒的情形中，可以有用的是将阻止来自主动打印流体供应盒(例如，向打印头递送打印流体的打印流体供应盒)的打印流体流至被动打印流体供应盒(未向打印头递送打印流体的打印流体供应盒)，以便防止由于打印头位于公共管道的端部处而引起的在两个打印流体供应盒之间的任何不良再填充。

附图说明

现在将参照附图详细地描述本公开的示例，在附图中：

图1是示例性打印流体供应系统的示意图；

图2是诸如图1中示出的打印流体供应系统中的示例性阀门的工作原理图的简图；

图3是诸如图1中示出的打印流体供应系统中的示例性阀门的示意图；

图4是诸如图3中示出的阀门中的示例性隔膜的示意图；

图5是诸如图3中示出的示例性阀门的构造原理图的简图；

图6是诸如图1和图3中示出的示例性阀门的压力图的示意图；

图7a和图7b是曲线图，示出了当图3的s2处的打印流体供应盒是主动的并且图3的s1处的打印流体供应盒是被动的并且存在于诸如图1中示出的打印流体供应系统中时的示例性加压周期；

图8a是曲线图，示出了当在诸如图1中示出的打印流体供应系统中存在从s1处的打印流体供应盒至s2处的打印流体供应盒的压力转换并且然后存在从s2处的打印流体供应盒至s1处的打印流体供应盒的压力转换时的示例性加压周期；

图8b是曲线图，示出了当在诸如图1中示出的打印流体供应系统中存在从s2处的打印流体供应盒至s1处的打印流体供应盒的压力转换时的示例性加压周期；

图9是曲线图，示出了当s2处的打印流体供应盒是主动的并且s1处的打印流体供应盒不存在于诸如图1中示出的打印流体供应系统中时的示例性加压周期；以及

图10是示例性打印系统的示意图。

具体实施方式

在对本主题的示例的如下详细描述中，对形成本主题的一部分的附图进行参照，并且在附图中通过示例的方式示出了可以实践本主题的细节。对这些示例进行了充分详细的描述以便使得本领域的技术人员能够实践本主题，并且应理解，在不背离本主题的范围的情况下可以使用其它示例并且可以作出修改。因此，如下详细描述不应理解为具有限制意义，并且本主题的范围是由所附权利要求书限定。

通常，在打印机的打印流体供应系统中(例如，喷墨打印机的双盒墨递送系统)，所选择的一个打印流体供应盒流体联接至加压空气源并且可以向打印头提供打印流体，而另一打印流体供应盒则保持不加压或者减压。在该情形中，每个打印流体供应盒均可以具有相关联的止回阀，以便在相关联的打印流体供应盒不加压或者减压时使该相关联的打印流体供应盒与打印头断开流体联接。同样，止回阀可以确保相关联的加压打印流体供应盒不会使打印流体从该加压打印流体供应盒流到减压或者不加压的打印流体供应盒中。然而，当流体管道中的剩余压力为正时，打印流体可能在打印头移除期间溢出。同样，当流体管道中的剩余压力为负时，空气可能在打印头的移除期间被吸入到打印头内。

为了解决这些问题，本文所公开的打印机的示例性打印流体供应系统包括可以由多个打印流体供应盒(例如，墨盒)共享的加压空气源。示例性打印机包括大幅面打印机、三维(3d)打印机等。加压空气源可以经由选择阀门选择性地联接至打印流体供应盒。通过控制选择阀门的位置，所选择的一个打印流体供应盒联接至该加压空气源并且因此向打印头提供打印流体，而另一打印流体供应盒则保持不加压。进一步地，该打印流体供应系统包括在相同流体类型或者颜色的打印流体供应盒之间的阀门，该阀门可以避免打印流体在打印流体供应盒之间回流。此外，当打印头被移除时，该阀门可以调控打印头流体进口中的压力。例如，该阀门可以是三通两位机械阀。在示例中，该阀门可以包括两个刚性外壳，这两个刚性外壳用于提供与打印流体供应盒和打印头的连接。同样，该阀门可以包括带有密封元件的隔膜，其中，隔膜设置在这两个刚性外壳之间以便选择性地将打印流体供应盒中的被加压的一个联接至打印头并且使用密封元件来密封不加压或者减压的另一打印流体供应盒。这类阀门成本低并且大小紧凑。

尽管本文所描述的示例为了易于讨论而参照打印机的打印流体供应系统，但此外或者可替代地，本文所公开的示例可以用于实施任何数量和/或(多种)类型的打印流体供应和/或(多个)管理系统。此外，尽管本公开参照打印流体，但应理解，本文所描述的示例可以用于供应任何数量和/或(多种)类型的(多种)打印流体和/或(多种)液体，诸如，不可压缩性低粘度液体，诸如，墨。

图1是示例性打印流体供应系统100的示意图。为了向打印头提供打印流体，该打印流体供应系统100可以包括双盒打印流体供应站102和空气加压系统104。进一步地，该双盒打印流体供应站102可以包括具有两个打印流体供应盒的打印流体供应组件106a-d。在图1中图示的示例中，打印流体供应组件106a包括打印流体供应盒120a和120b，打印流体供应组件106b包括打印流体供应盒122a和122b，打印流体供应组件106c包括打印流体供应盒124a和124b，并且打印流体供应组件106d包括打印流体供应盒126a和126b。在示例中，打印流体供应组件106a-d中的每一个可以与不同颜色、或者不同类型的打印流体相关联。在该示例中，打印流体供应盒120a和120b可以提供黄色打印流体，打印流体供应盒122a和122b可以提供洋红色打印流体，打印流体供应盒124a和124b可以提供蓝色打印流体，并且打印流体供应盒126a和126b可以提供黑色打印流体。尽管图1的打印流体供应组件106a-d中的每一个分别支持两个打印流体供应盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b，但打印流体供应组件106a-d中的每一个可以实施为支持任何其它数量的打印流体供应盒(例如，三个)。

此外，打印流体供应组件106a-d可以包括任何数量和/或(多种)类型的连接器和/或导体(未示出)，该连接器和/或导体以电气方式和/或以通信方式将打印流体供应盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b联接至供应控制器108和/或打印机的其它装置。例如，该连接器和/或导体可以由供应控制器108用于从打印流体供应盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b获取液位信息以及/或者确定当前安装的是哪一个打印流体供应盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b。

此外，空气加压系统104可以包括加压空气源114、压力传感器112以及卸压阀116。示例性加压空气源114是任何类型的空气泵和/或空气泵送装置。在示例性实施方式中，加压空气源114可以是通过使用压力传感器112和卸压阀116来进行控制。在图1中图示的示例中，加压空气源114是由打印流体供应组件106a-d以及打印流体供应组件106a-d内的打印流体供应盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b共享。通过使用任何数量和/或(多种)类型的(多种)方法和/或(多种)逻辑，可以将示例性加压空气源114所生成和/或提供的空气的压力维持、调节、和/或控制为确保稳定的和/或充足的打印流体从打印流体供应组件106a-d流向打印头。例如，当包括示例性打印流体供应系统100的打印机关机时和/或为了便于维护，可以通过打开泄压阀116来使打印流体供应系统100减压。

此外，打印流体供应组件106a-d经由选择阀门118a-d的相应通路或者端口联接至加压空气源114。在示例中，每个选择阀门118a-d均包括用于加压空气源114、打印流体供应盒的空气进口以及大气的四个通路或者端口。在图1中图示的示例中，打印流体供应盒120b、122a、124b以及126a分别经由选择阀门118a-d联接至加压空气源114。在该示例中，选择阀门118a-d中的相应阀门选择性地将加压空气源114联接至打印流体供应盒120b、122a、124b以及126a以便经由流体管道110向打印头提供打印流体并且将打印流体供应盒120a、122b、124a以及126b联接至大气以便被移除或者更换以进行维护或者检修。在示例性实施方式中，选择阀门118a-d可以基于由供应控制器108所获取的液位信息选择性地将打印流体供应盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b分别联接至加压空气源114。例如，图1的加压空气源114和选择阀门118a-d是基于例如流速、压力、泵特性曲线以及/或者有效缓冲区条件来进行选择。同样，打印流体供应系统100包括分别在打印流体供应盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b之间的阀门128a-d以便避免打印流体供应盒120a-b、122a-b、124a-b以及126a-b之间的打印流体的回流并且当打印头被移除时调控打印头流体进口中的压力。图6以及图7至图9分别示出了示例性压力图和加压周期。

在示例性实施方式中，当选择阀门118a将打印流体供应盒120a联接至加压空气源114(即，第一位置)时，打印流体供应盒120a可以被加压从而使得打印流体从打印流体供应盒120a流向打印头。在该第一位置中，打印流体供应盒120b与加压空气源114断开流体联接(即，通向大气)，并且因此保持减压或者不加压以便被移除或者更换以进行维护或者检修。当选择阀门118a处于其中打印流体供应盒120b流体联接至加压空气源114的第二位置中时，打印流体供应盒120b被加压从而使得打印流体从打印流体供应盒120b流向打印头。在该第二位置中，打印流体供应盒120a与加压空气源114断开流体联接(即，通向大气)并且因此保持减压。因此，每一次只对打印流体供应盒120a和120b中的一个进行加压。

即使打印流体供应盒120a和120b中的一个发生减压同时另一打印流体供应盒120a和120b被加压使得打印流体供应盒120a和120b的压力曲线在低压点处交叉，但该交叉并不表示其中打印流体供应盒120a和120b中的多于一个被加压至足以使得打印流体流动的压力的情况。图1的示例性选择阀门118a在第一位置和第二位置中是机械稳定的。在选择阀门118a从第一位置移动至第二位置时，打印头的出口中的压力在特定时间期间减小以便当下文所描述的阀门128a改变隔膜的位置时再次增加压力。

同样，为了防止打印流体在打印流体供应盒120a和120b之间流动，打印流体供应系统100可以包括阀门128a。当示例性选择阀门118a定位为使打印流体供应盒120a加压时，阀门128a可以将打印流体供应盒120a流体联接至打印头以允许打印流体经由流体管道110流动并且通过将打印流体供应盒120b联接至阀门128a内的关闭端来使打印流体供应盒120b与打印头断开流体联接(即，图2中示出的第一位置206)。当选择阀门118a定位为使打印流体供应盒120b加压时，阀门128a可以使打印流体供应盒120a通过联接至阀门128a内的关闭端(即，图4的密封元件408)来与打印头断开流体联接并且将打印流体供应盒120b流体联接至打印头(即，图2中示出的第二位置208)。因此，使得加压打印流体供应盒无意地填充减压或者不加压的打印流体供应盒。示例性阀门128a还可以确保具有较大流体压力的打印流体供应盒120a和120b是向打印头供应打印流体的打印流体供应盒120a和120b。示例性阀门128a的开启压力和/或防止内部泄漏可能影响用于确定何时切换打印流体供应盒120a和120b以及/或者操作限制的(多种)方法或者(多种)逻辑。参照图2更加详细地解释了示例性阀门(阀门128a-d中的任何一个)的工作原理图。图3中示出了阀门的示例部件。

在示例中，打印流体供应系统100可以包括用于代替或者除图1中图示的那些接口、控制器、元件以及/或者装置以外的接口、控制器、元件以及/或者装置，并且/或者可以包括任何或者所有所图示的接口、控制器、元件以及/或者装置中的不只一种。进一步地，示例性供应控制器108可以是通过(多个)电路、(多个)可编程处理器、熔丝、(多个)专用集成电路(asic)、(多个)可编程逻辑装置(pld)、(多个)现场可编程逻辑装置(fpld)以及/或者(多个)现场可编程门阵列(fpga)等进行实施。

现在参照图2，图2是示例性阀门200(例如，诸如图1中示出阀门128a-d中的任何一个)的工作原理图的简图。例如，该阀门200可以是三通两位阀，通过其中一个进口中的压力进行自动引导，并且借助弹簧204返回至正常位置。如图2中示出的，s1和s2是通向打印流体供应盒(例如，图1的打印流体供应盒120a-b、122a-b、124a-b、或者126a-b中的任何一个)的连接进口并且ph是通向打印头的连接出口。在示例中，当s1被加压时，ph通过单向膜片止回阀202联接至s1，并且s2联接至阀门200(第一位置206)内的关闭端(即，图4中示出的密封元件408)。在该示例中，当打印头需要打印流体时，s1向打印头递送打印流体。在一些情形中，如果s1减压，则打印头进口(ph)中的压力由于内部膜片止回阀202而保持较高。在另一示例中，当向s2施加特定压力(即，开启压力)时，阀门200改变至第二位置208，在该第二位置208中，s1联接至阀门200的关闭端，并且s2联接至ph并且向打印头递送打印流体。在这种情况下，当s2中的压力减轻时，则阀门200返回至第一位置206，但ph中的剩余压力可以包括接近且与开启压力相关的特定压力。图3中示出了阀门200的示例性部件。

现在参照图3，图3是打印流体供应系统中的示例性阀门300(例如，诸如图1中示出的打印流体供应系统100中的阀门128a-d中的任何一个)的示意图。如图3中示出的，该阀门300包括：顶部刚性外壳302、底部刚性外壳304、隔膜306、歧管308、弹簧310、膜片止回阀312、ph出口314、s1进口316、s2进口318以及辅助清除端口320。

在示例中，隔膜306(例如，橡胶膜等)是像盘一样的形状，如图4的示意图400中示出的，其中，密封元件408在中心的两侧上，具有特定半径。在外周界中，隔膜306包括外部o形环或者另一密封元件406，该另一密封元件406使打印流体与外部隔开。在该示例中，由密封元件408封闭的区域是ab，并且在外部o形环406和密封元件408之间的冠状区域是aa。进一步地，隔膜306包括刚性盘402和弹性膜404。

此外，顶部刚性外壳302和底部刚性外壳304(两个刚性外壳)保持着隔膜306并且分别经由s1进口316、s2进口318以及ph出口314提供与第一打印流体供应盒、第二打印流体供应盒以及打印头的连接。在示例中，隔膜306选择性地将第一打印流体供应盒和第二打印流体供应盒中的被加压的一个联接至打印头，并且在打印流体供应系统中使用密封元件408来密封减压或者不加压的另一打印流体供应盒。在该示例中，隔膜306使用密封另一打印流体供应盒的密封元件408来将打印流体与另一打印流体供应盒隔开。

同样，歧管308(第三刚性外壳)在阀门300内进行内部相互连接并且提供用于容纳膜片止回阀312的壳体。此外，弹簧310(或者一组弹簧)在隔膜306的刚性部(即，刚性盘402)上施加特定力以便使隔膜306使用密封元件408来密封第一打印流体供应盒和第二打印流体供应盒中的一个并且当另一打印流体供应盒被加压时将另一打印流体供应盒联接至打印头。进一步地，弹簧310在隔膜306上施加力以便使隔膜306使用密封元件408来密封另一打印流体供应盒并且在另一打印流体供应盒减压时维持ph出口314处的剩余压力。

此外，当第一打印流体供应盒和第二打印流体供应盒中的一个减压时，膜片止回阀312(其可以是基本簧片阀)被容置在顶部刚性外壳302与歧管308之间以便维持ph出口314中的压力。此外，辅助清除端口320连接至用于连接清除器的清除端口以便排除打印流体供应系统中的空气。空气是通过如下方式被排除的：排除从第一打印流体供应盒和第二打印流体供应盒中的一个通向打印头的支路中的空气，并且然后排除从另一打印流体供应盒通向清除端口的支路中的空气。图5的简图500中示出了阀门300的示例性构造原理图以及阀门300在喷墨打印机中的相对位置。具体地，图5的简图500中示出了第一打印流体供应盒504、第二打印流体供应盒506、打印头流体互连接件(phfi)502相对于阀门300的相对高度(例如，z1、z2以及z3)。

现在参照图6，图6是诸如图1和图3中示出的示例性阀门600的压力图的示意图。如图6中示出的，阀门的不同部分中的压力被表示为p1、p2、p3以及p4。在示例中，对于空气压力墨递送系统，隔膜(例如，图3中示出的隔膜306)的两侧上的压力取决于：主动打印流体供应盒中的空气的压力、打印流体供应盒瓶中的空气与打印流体供应盒袋内的打印流体之间的压力的转移(即，当打印流体供应盒具有20％或者更多打印流体容量时，空气压力/墨压力的比率接近一，但在越接近打印流体用尽时会迅速地减小)、主动打印流体供应盒内的液位以及打印流体供应盒和打印头相对于阀门的相对高度(例如，如图5的简图500中示出的z1、z2以及z3)。在该示例中，如果p1大于或者等于p2，则p3处的出口(即，图3中示出的s1316)打开。如果p2大于p1，则p4处的出口(即，图3中示出的s2318)打开。当p2下降至低于相对于p1的特定水平时，弹簧(例如，图3的弹簧310)关闭p4处的出口，并且在止回阀(例如，图3的止回阀312)关闭时，当发生转换时ph等于p4。为了在与打印头的连接端口或者出口(即，图3中示出的ph314)中达到特定目标压力，阀门留下剩余压力(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是弹簧的力，

fs1是密封元件408从s1侧与顶部刚性外壳(例如，图3的顶部刚性外壳302)之间的密封力，并且

fs2是密封元件408从s2侧与底部刚性外壳(例如，图3的底部刚性外壳304)之间的密封力。

上述等式在准静态或者静止过程中得到满足，其中，不考虑移动质量的加速度。在该等式中，如果隔膜在s2侧进行密封，则fs1为零，并且如果隔膜在s1侧进行密封，则fs2为零。该fs1和fs2也可以被看作是弹簧，该弹簧的变形与力成正比(线性的或者非线性的)。随后，密封元件中存在变形，该变形可以改变弹簧所产生的力。

现在参照图7a和图7b，图7a和图7b是曲线图，示出了当s2处的打印流体供应盒是主动的或者被加压并且s1处的打印流体供应盒是被动的并且存在于诸如图1中示出的打印流体供应系统中时的示例性加压周期700a和700b。如图7a中示出的，x轴表示时间(s)，并且y轴表示压力(psi)。在示例性加压周期700a中，曲线702a表示p2的压力曲线，曲线704a表示ph的压力曲线，并且曲线706a表示p1的压力曲线。加压周期700a可以用于在打印机操作期间(即，在打印头的更换期间)在特定事件下在打印头进口(ph)处留下特定压力(即，剩余压力)。当对s2加压时，存在特定压力(即，开启压力)，其中，阀门打开并且然后p4等于p2。从该点处开始，阀门出口ph处的压力遵循阀门进口s2中的压力。在这种情况下，隔膜移动直到存在物理障碍(即，顶部刚性外壳)。利用膜片止回阀以及同样利用隔膜的s1侧中的密封元件(其用作第二密封件)来避免从s2至s1的回流。当系统压力下降时，存在另一压力水平p2，其中，隔膜被弹簧向下推动并且密封元件出现在s2侧。在该点处，p4等于p2，但在p2持续下降时则保持不变(即，剩余压力(pres))。现在参照图7b，图7b是曲线图，示出了在s2处的示例性加压周期700b，系统来自剩余压力。如图7b中示出的，x轴表示时间(s)，并且y轴表示压力(psi)。在示例性加压周期700b中，曲线702b表示p1的压力曲线，曲线704b表示p2的压力曲线，并且曲线706b表示ph的压力曲线。

现在参照图8a，图8a是曲线图，示出了当在诸如图1中示出的打印流体供应系统中存在从s1处的打印流体供应盒至s2处的打印流体供应盒的压力转换并且然后从s2处的打印流体供应盒至s1处的打印流体供应盒的压力转换时的示例性加压周期800a。具体地，图8a的曲线图示出了从s1处的打印流体供应盒主动改变为s2处的打印流体供应盒主动，然后从s2处的打印流体供应盒主动改变为s1处的打印流体供应盒主动并且最终系统减压。如图8a中示出的，x轴表示时间(s)，并且y轴表示压力(psi)。在示例性加压周期800a中，曲线802a表示p2的压力曲线，曲线804a表示ph的压力曲线，并且曲线806a表示p1的压力曲线。

现在参照图8b，图8b是曲线图，示出了当在诸如图1中示出的打印流体供应系统中存在从s2处的打印流体供应盒至s1处的打印流体供应盒的压力转换时的示例性加压周期800b。具体地，图8b中示出的曲线图是关于从s2至s1的压力转换以及在压力曲线中识别出的隔膜的移动的详细曲线图。如图8b中示出的，x轴表示时间(s)，并且y轴表示压力(psi)。在示例性加压周期800b中，曲线802b表示ph的压力曲线，曲线804b表示p1的压力曲线，并且曲线806b表示p2的压力曲线。在该示例性加压周期800b中，可以在点808b处观察到打印流体供应盒之间的加压空气的切换，s1侧的密封元件在点810b处打开，并且s2侧的密封元件在点812b处关闭。

现在参照图9，图9是曲线图，示出了当s2处的打印流体供应盒是主动的并且s1处的打印流体供应盒不存在于诸如图1中示出的打印流体供应系统中时的示例性加压周期900。如图9中示出的，x轴表示时间(s)，并且y轴表示压力(psi)。在示例性加压周期900中，曲线902表示p1的压力曲线，曲线904表示ph的压力曲线，并且曲线906表示p2的压力曲线。可以从图9观察到p1遵循p2，其中，p1具有特定能量损失。同样，在加压周期900的结束处，系统留下剩余压力，就如存在s1处的打印流体供应盒一样。

现在参照图10，图10是示例性打印系统1000的示意图。如图10中示出的，该打印系统1000包括打印流体供应系统1002(例如，图1中示出的打印流体供应系统100)和打印头1004。该打印流体供应系统1002经由流体管道(例如，图1中示出的流体管道110)联接至打印头1004。在打印操作期间，打印流体供应系统1002经由流体管道向打印头1004供应打印流体。打印头1004包括多个喷嘴以在打印纸张上进行打印。这参照图1至图9进行了更加详细的解释。

应注意，本公开的上述示例是用于图示的目的。尽管已经结合特定示例对本公开进行了描述，但在不实质上背离本文所描述的主题的教导的情况下，多种修改可以是可能的。在不背离本公开的精神的情况下，可以作出其它代替、修改以及改变。本说明书(包括任何所附权利要求、摘要以及附图)中公开的所有特征都可以按照任何组合形式进行组合，除了这些特征中的一些特征相互排斥的组合之外。