带有凹入充填孔和墨水容器通气孔的液体墨盒的制作方法

专利名称：带有凹入充填孔和墨水容器通气孔的液体墨盒的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来将液体墨水供应到热喷墨打印设备中的打印头的盒。
背景技术：
热喷墨打印在本领域中已众所周知。美国专利No.5,997,121介绍了这种打印的几个方面。
在现有的热喷墨打印中，打印头包括一个或多个与一个相对较小供应腔连通的墨水充填沟道，或者在一端有集流腔，而在相对端具有一个被称之为喷嘴的开口。在根据要求滴落的热喷墨打印机的当前实际实施例中，业已发现，当在打印头喷嘴内的墨水压力保持在一个预定的计示压力范围内时打印机工作最为有效。具体地说，在操作期间当一个单独喷嘴或者整个打印头不能喷出墨滴时，在每个喷嘴中以及所延伸的打印头的墨水供应管道内有一定的负压或者说“背压”是十分重要的。产生和保持这种背压的特征在美国专利No.5,289,212中进行过介绍，其内容在此用作为参考。
墨水从一个墨盒被供应到打印头。墨盒包括一个墨水源，该墨盒一般构型为以保持所需的负压。墨盒一般为用户可更换的与打印设备的打印头匹配单元。
在交付给用户之前，墨盒用墨水充填。在墨盒被充填以后，周围环境条件(即温度、大气压力等)的变化可能给用户造成难题。如果盒完全被密封，那么在用户启封该盒以便将其装入打印头内时盒内的东西可能处于比周围高的压力状态下。在这种情况下墨水可在启封盒时强有力地不可预测地从墨盒中喷出。

发明内容
本发明提供一种流体盒，例如一种用来充填喷墨打印头用墨水的盒，包括一个具有外壁的芯腔以及一个也具有外壁的墨水腔。一个排出孔穿透芯腔的一个外壁延伸。一个通气孔也穿透芯腔的一个外壁延伸。一个流体通道连接墨水腔和芯腔。墨水腔外壁做成除了通过流体通道和芯腔的流体连通之外在墨水腔和周围环境之间没有流体连通。
根据本发明的另一个方面，提供了一种充填墨盒的方法。该盒包括一个外壳，所述外壳限定出一个芯腔和一个墨水腔，而且在墨水腔和芯腔之间具有一个流体通道。外壳另外还包括位于芯腔中的芯材，并具有一个穿透外壳进入芯腔的流体孔。根据本发明的方法，在流体孔和芯材之间保持一个空间间隙，而且墨水通过流体孔被供应到芯腔之中，直到墨水通过流体通道流入墨水腔为止。在充填管流体孔和芯材之间保持一个间隙的步骤包括提供一种防止芯材接触流体孔的结构。


图1是采用本发明的结构的一特定实施例的一个示例性墨盒的透视图，并以虚线显示其内部结构。
图2是采用本发明的一个墨盒的侧剖图。
图3是使用本发明的一个墨盒的顶视图。
图4是沿图2的4-4线剖切的本发明的一个墨盒的剖截面图。
图5是沿图2的5-5线剖切的使用本发明的一个墨盒的剖面图。
而图6是使用本发明的一个墨盒的仰视图。
具体实施例方式
参见图1和2，一个使用本发明的流体盒10包括一个由许多壁14、15、16和18构成的外壳12。在图示的特定实施例中，外壳的壁包括顶壁14、15以及一个大体上平行且相对的底壁18。四个侧壁构成外壳。熟悉此项技术的人们会认识到外壳的顶壁14和多个侧壁16可由一个单独成型的塑料件作为一个单独单元整体地形成，而底壁18可粘结在该结构上。因此这些壁包围住一个基本中空的外壳内部。在图1中，盒的内部结构用虚线显示。图2是一个侧剖图。
外壳内部包含一个芯腔22以及一个流体或墨水腔24。一块隔板从顶壁14朝底壁18延伸，并且延伸在两个相对侧壁16之间，以便将外壳内部分割成芯腔和流体或墨水腔。
一个流体通道30在墨水腔和芯腔之间提供流体连通。在该详细描述和图示的实施例中，在芯腔和墨水腔之间的流体通道是隔板20内的一个间隙，它邻接外壳底壁18。然而，熟悉此项技术的人们会认识到在墨水腔24和芯腔22之间也可提供其他类型的流体通道(例如管或其他结构)。在墨水腔和芯腔之间的流体通道应该靠近墨水腔底部。
一个排出孔40贯穿外壳芯腔22的其中一壁。该排出孔40提供盒与打印头互相配合的位置，而且通过该位置墨水从盒供应到喷墨打印头。参见图6，排出孔40被显示在芯腔的底壁18内，该底壁与顶壁大致相对。然而，排出孔还可穿透其中一外壳侧壁。在盒被安装在打印设备打印头中之前，用一个封条50覆盖住排出孔40。例如，金属带、箔或者墨水不能渗透的其它材料被配置在具有排出孔的壁外表面上，以便覆盖住排出孔，并被密封在底壁外表面上。封条50是可去除的，因此用户能在将盒插入打印头之前将其去除。封条50的一个延伸端超出底壁18的端部。当用户即将把盒装入打印头时，用户能抓住该延伸端以便从底壁18去除该带。然而，在某些结构中，封条可保留在应有位置，并在盒被安装以便用于打印设备时由打印头刺透或以别的方式穿透。
一个墨水保持元件，例如一个芯62，基本上充满芯腔22的内部。熟悉此项技术的人们熟知该芯材。例如，聚醚泡沫材料可被用作芯62。当用液体(例如墨水)浸透该芯材料时，芯材料有助于保持打印头正确工作所用的负压。因此，用于不同打印设备结构的具体材料可以是不同的。
墨水腔24基本上不含墨水保持材料。储存在墨水腔24内的液体墨水从墨水腔通过流体通道30输送到芯62。墨水根据需要通过排出孔40释放以给打印头供应用于打印的墨水。
多个垂直沟槽66从通道孔30沿着隔板20的芯腔侧面向上延伸。这些垂直沟槽的长度可以为约3/8英寸(1.0cm)。这些沟槽有助于将墨水从墨水腔输送到芯腔的芯材之中。
一个组合的充填孔和通气孔60穿透芯腔的其中一外壁。在所示实施例中，充填孔/通气孔60穿透芯腔顶壁14。一根通气管61围绕着通气孔60并伸入芯腔22内。
多个突起，例如肋64，从外壳顶壁垂直地伸入芯腔22。肋64比通气管61伸入芯腔更远。例如，肋可以伸入芯腔内部比通气管远两或三倍。因此，通气管可以伸入芯腔0.10英寸(0.25cm)，而肋伸入0.20英寸(0.50cm)。在另一种结构中，通气管可伸入芯0.20英寸(0.50cm)，而肋伸入0.40英寸(1.0cm)。
根据一个特定实施例，肋64的横截面呈“H”形，这在图4中看得最为清楚。然而，在读完本说明书之后，熟悉本项技术的人们会认识到可以使用大量的其他形状。在所述其他形状中“Z”、“I”、弯曲形或其他形状(指的是它们的横截面形状)都是可能的。
肋64在芯材62顶部和充填管或通气管61的下边缘之间保持一个空间间隙，因此芯材不会与通气管接触。从芯腔壳顶壁伸出的肋64阻止芯材与通气管接触。
形成流体或墨水腔的外壳壁被整体地构成或被密封，因此除了通过流体通道和芯腔的液体连通之外，在流体腔和周围环境之间没有流体连通。在该优选实施例中，外壳墨水腔部分24的顶壁和侧壁15、16被整体地形成，且无开孔。该顶壁和侧壁可利用注模技术由塑料例如聚丙烯之类模制而成。然而，熟悉本项技术的人们会认识到也能用其他材料和制造方法来成形外壳。
一个连续地横过外壳墨水腔部分的底壁18被牢固地密封在外壳侧壁16的底边缘上。然而，根据墨水腔所需的容积，墨水腔的壁可用其他方式来形成。例如，墨水腔用的水平顶壁15可在侧壁之间一个比芯腔顶壁14低的位置形成。这样形成的墨水腔顶壁不需要是水平的，也不需要是平坦的，而是可以包括多个台阶或其他形状。
根据使用本发明的一个特定实施例，芯腔的顶壁14包括一个围绕通气孔60的凹槽部分70，如图3所示。在顶壁14外表面内的凹槽70与一个溢出通道82流体连通。在所描述的特定实施例中，该溢出通道包括一根管，它沿着外壳的一个侧壁被整体地形成，而且溢出管82的一端位于凹槽70处，而另一端邻近盒排出孔40。凹槽70和溢出管82特定实施例的详细描述被包含在发明者为爱里克梅兹(EricMerz)和希普阮(Hiep Nguyen)而且题为《带有溢出坝的墨盒》(施乐公司代理人标志D/A 0763)和发明者为爱德华卡莱斯(EdwardCarrese)、丹尼斯？伦盖尔(Dennis Lengyel)爱里克？梅兹(EricMerz)和希普？阮(Hiep Nguyen)而且题为《带有溢出通道的墨盒》(施乐公司代理人标志D/A 0763Q)的均未结案的专利申请之中，这两个文件与本发明同一天提出申请，并被转让给与本发明相同的受让人，这些申请被收编于此作为参考。
一个密封80，例如金属条、箔或其他透不过液体墨水的材料，盖住在外壳顶壁内的凹槽。带80被粘贴在顶壁14外表面的升起(不凹入)部分上，因此该带不封闭或者说不关闭通气孔60。由于与溢出管连通的顶壁凹槽，因此通气孔60继续在芯腔和周围环境之间提供大气或液体连通。然而，突起或肋阻止芯材接触通气管。
根据本发明的一个方面，一个如上所述的流体盒能通过设置在芯腔内的通气孔60进行充填。一个充填喷嘴(未显示)可应用于穿透芯腔顶壁的通气孔以及从充填喷嘴引入芯腔22的墨水上。芯材62吸收墨水，直至芯材基本上被浸透。一旦芯材被浸透，加入芯腔的另外墨水开始流过流体通道30进入墨水腔24。该充填过程继续到墨水腔被自由墨水基本充满为止。然后进入芯腔的墨水流被关闭。
在充填墨水之前，把墨水腔24和芯腔22内的空气和其他气体基本排尽，从而使它们保持一个真空度。然而，熟悉本项技术的人们会认识到，在大量制造过程中要获得一个完全真空通常是不切实际的。因此，几乎无法避免少量空气会保留在墨水腔24中，在用墨水充填墨水腔时形成气泡，从而阻止墨水完全充满墨水腔。
采用了一个既用来对盒进行充墨水又用来通气的单独通气孔60，从而无需用一个塞来塞入一个直接进入墨水腔的充填孔。通气管61对于在通气孔60周围的外壳顶壁部分14提供附加的结构刚度。该附加刚度提高了外壳顶壁抵抗压力的能力，该压力是在充填喷嘴被施加到通气孔上以便将墨水供应到盒中时施加的。
然后，带密封80被贴在外壳顶壁上方。由于存在与溢出管连通的顶壁凹槽，因此通气孔继续在芯腔和周围环境之间提供大气或者流体连通。然而，突起或肋64继续阻止芯材62接触通气管61。所以，墨水不会通过通气孔被虹吸出芯腔。
在排出孔40上的封条50还对溢出管82进行密封。当密封50、80阻断盒内部和外部之间的流体交换时，外部环境条件的变化会改变在盒内部和外部之间的相对压力。这些变化基本上是由于在墨水腔24内的空气泡而造成的。例如，如果盒被加热，那么空气泡会尽量胀大，从而增加盒内部的相对压力。此外，将盒放置在一个具有较低大气压力的环境中(例如将盒带到高海拔处)也会使盒内部相对于外部具有较高的压力。
如果在内部压力高于外部压力时打开通往通气孔的流体通道(例如借助于从溢出管82上摘除封条50)，那么腔内空气(具体地说是墨水腔内的空气泡)就会膨胀，从而推动附加的墨水流回到芯材内。在芯材顶部和通气孔之间的间隙确保墨水不会通过通气管和通气孔被虹吸出来。如果芯材被完全浸透，那么被推入芯腔的一些墨水可升入在芯材顶部和通气管61底部之间的空气隙。万一足够的墨水充满该间隙从而接触通气管61的底面，或者以其他方式与通气孔60接触，那么墨水可通过通气孔流出，进入芯腔顶壁外表面内的凹槽。如果具有足够的墨水，那么溢出流可从溢出管流下。然而，肋64在芯材62顶部和通气管61端部之间保持一个足够的空间间隙，从而基本上能在预期的装运时大气变化期间不会产生这种液体墨水的溢出。
如果通气孔已经被密封而且在外壳内部和外部之间产生一个显著压差的环境变化已经发生，那么上文所述的结构能在摘除封条50时减小墨水的突然喷射或喷出。如果外部压力明显小于内部压力，在溢出管82以及在通气管61和芯材62间的空隙中增大的压力会阻止墨水进入空隙、顶壁内的凹槽或者溢出管。当盖住溢出管82出口和芯腔排出孔40的封条50被去除时，使溢出管82在排出孔之前首先被打开。在溢出管82、凹槽70和芯腔空隙内的空气在允许墨水开始充填空气隙并可流入凹槽之前(如果压差足够)首先逸出。在少数情况下，足够的墨水可流到溢出管。
上文已介绍了本发明的一个具体实施例。熟悉本项技术的人们在读过上述介绍之后会发现可对上文描述的实施例进行多种不同的变型，但这些变型均未越出本发明的实质。例如，其他形状的墨盒属于本发明。还有，突起也可采用其他的形状，其他结构也可使用。此外，通气孔、排出孔以及其他构件可配置在不同的位置。因此，上文介绍只为描述之用，本发明的范围不局限于上述实施例。
权利要求
1.一种用来根据要求来供应流体的流体盒，所述盒包括一个具有许多外壁的芯腔；一个穿透所述芯腔的一外壁的排出孔；一个穿透所述芯腔的一外壁的通气孔；一个具有许多外壁的流体腔；以及一个位于所述流体腔和所述芯腔之间的流体通道；其中，所述流体腔的所述外壁被构成使在所述流体腔和所述周围环境之间除了通过所述芯腔的流体连通之外没有流体连通。
2.根据权利要求1的盒，还包括在所述芯腔内的芯材，以及邻近所述通气孔的结构，该结构用来阻止所述芯材和所述通气孔之间的接触。
3.根据权利要求2的盒，还包括一根从所述通气孔延伸到所述芯腔内部的通气管，其中，所述邻近所述通气孔的结构比所述通气管更远地伸入所述芯腔内部。
4.根据权利要求1的盒，其特征为，所述通气孔位于所述排出孔上方，并位于在所述墨水腔和所述芯腔之间的所述流体通道上方。
5.根据权利要求4的盒，其特征为所述芯腔的其中一外壁是一个顶壁；而且所述通气孔穿透所述芯腔的所述顶壁。
6.根据权利要求5的盒，另外包括一根从所述通气孔延伸到所述芯腔内部的通气管；以及多个从所述芯腔顶壁伸入所述芯腔内部的突起，其中，所述突起比所述通气管更远地伸入所述芯腔。
7.一种用来根据要求来供应墨水到一个喷墨打印头的盒，所述盒包括一个外壳，它具有共同限定出一个基本中空的外壳内部的一个顶壁、一个底壁和许多侧壁，其中，所述外壳还包括一块隔板，该隔板从所述顶壁朝所述底壁延伸，并且在两个所述侧壁之间延伸以便将所述中空外壳内部分割成一个芯腔和一个墨水腔；一个位于所述芯腔和所述墨水腔之间的流体通道；在所述芯腔中的芯材；一个穿透所述外壳顶壁进入所述芯腔的通气孔；一根从所述通气孔伸入所述外壳内部的所述芯腔部分的通气管；以及多条肋，这些肋从所述外壳顶壁垂直地伸入所述外壳内部的所述芯腔部分，其中所述肋比所述通气管更远地伸入所述外壳内部的所述芯腔部分内以便阻止所述芯材与所述通气管接触；以及一个穿透所述外壳的所述芯腔部分一壁的排出孔。
8.根据权利要求7的盒，其特征为，所述外壳的墨水腔部分的所述外壁被构成使得在所述墨水腔内部和所述周围环境之间除了通过所述芯腔的流体连通之外，没有流体连通。
9.根据权利要求7的盒，其特征为，在所述芯腔和所述墨水腔之间的所述流体通道包括一个在所述隔板中邻近所述外壳底壁的间隙。
10.根据权利要求9的盒，其特征为，所述排出孔穿透所述外壳底壁。
11.一种充填用来根据要求来供应液体墨水到喷墨打印头的墨盒的方法，其中，所述盒包括一个外壳，所述外壳限定出一个芯腔和一个墨水腔，在所述墨水腔和所述芯腔之间具有一流体通道，所述外壳还包括在所述芯腔内的芯材，并具有一个穿透所述外壳进入所述芯腔的流体孔，所述方法包括密封所述墨水腔；在所述流体孔和所述芯材之间保持一个空隙；以及通过所述流体孔将墨水供应到所述芯腔中直到墨水通过所述流体通道流入所述墨水腔。
12.根据权利要求11的方法，还包括在所述供应墨水步骤之后，保持所述芯腔和所述大气之间的流体连通。
13.根据权利要求12的方法，其特征为，在所述通气管和所述芯材之间保持一个空隙的步骤包括提供一根伸入所述芯腔的通气管；以及提供一个阻止所述芯材与所述通气孔接触的结构。
全文摘要
一种流体盒,例如一种用来充填喷墨打印头用墨水的盒,包括一具有多个外壁的芯腔,所述外壁包括一个顶壁,还包括一个由许多外壁构成的墨水腔。一个流体通道连接墨水腔和芯腔。墨水腔的外壁被构成使得在芯腔和周围环境之间除了通过流体通道和芯腔的流体连通之外,没有流体连通。一个穿透芯腔顶壁的通气孔提供了在芯腔和周围环境之间的连通,而一个穿透一除芯腔顶壁外的外壁的排出孔提供了墨水从芯腔流出用的流体连通。一根通气管从通气孔伸入芯腔内部,而且多个突起比通气管更远地从芯腔顶壁伸入芯腔内部。
文档编号B41J2/175GK1334196SQ011233
公开日2002年2月6日 申请日期2001年7月16日 优先权日2000年7月14日
发明者D·M·伦耶尔, H·H·恩古芸 申请人:施乐公司