专利名称：将工作液体注入微型喷射装置的装置和注入工作液体方法
技术领域：
本发明涉及微型喷射装置和喷墨打印头，特别涉及隔膜式微型喷射装置，具体涉及将工作液体充填到所述微型喷射装置中的方法。
微型喷射装置通常是指一种为打印纸、人体或机动车提供预定量液体(诸如油墨、药液或石油产品)的装置，在该装置中所采用的方法是将预定量的电能或热能施加到上述液体中以使所述液体发生体积上的变化。这种方法能够将预定量的液体施加于特定的物体上。
近年来，电子技术的进步使得这种微型喷射装置得以迅猛的发展。因此，微型喷射装置已广泛地用于人们的日常生活中。日常使用的微型喷射装置的一个例子是喷墨打印机。
喷墨打印机是微型喷射装置中的一种形式，其不同于传统的点式打印机的地方在于通过使用盒体能够以各种颜色实现印刷工作。与传统的点式打印机相比，喷墨打印机的另外的优点是噪声低、印刷质量有提高。因此，喷墨打印机已获得极大的普及。
喷墨打印机通常包括打印头，所述打印头具有多个直径很小的喷嘴。在这样的喷墨打印头中，通过接入或断开从外部装置所施加的电信号使最初处于液态的油墨发生变化并膨胀成气泡状态。然后，呈气泡状态的油墨膨胀并被排出，从而实现在打印纸上的打印操作。
许多种用于注入工作液体的方法和装置已为人们所知。在一种微型喷射装置中，利用隔膜振动以驱动油墨，从而在打印纸上进行打印操作。在这种类型的装置中，一种易于产生蒸汽压力的工作液体充填在加热腔室中并引起振动。这种类型的喷墨打印头可参见授予Kruger等人的、题目为“带有气泡驱动柔性隔膜的喷墨打印机”的美国专利NO.4,480,259。
在将工作液体充填到这样的喷墨打印头中的一种传统方法中，为了连续地将工作液体输送到加热腔室内部中，要有工作液体注入装置安装到盒体的一部分上，而盒体的另一部分与喷墨打印头相邻。这样，盒体与喷墨打印头相连并且盒体在内侧部分中充满了油墨。
现将详细描述利用所述工作液体注入装置注入工作液体的方法。储放在工作液体储存器中的工作液体在由加压装置(未示出)所提供的预定压力下迅速地注入到所述喷墨打印头中。接着，工作液体通过工作液体供给管经供给孔流入到工作液体供给通道中并充填各个加热腔室。同时，利用上述方法使工作液体充填各加热腔室之后，剩余的工作液体通过工作液体回流管流回到工作液体返回组件中。然后，封闭所述加热腔室，从而完成了工作液体注入。
但是，上述用于将工作液体注入到喷墨打印头中的传统方法具有一些问题。为了将工作液体注入到各个加热腔室中，要将各单独的附加工作液体注入装置安装到盒体上，并利用各单独的工作液体注入装置将工作液体注入到各分离的喷墨打印头中。因此，增加了制造产品的整体制造时间并且使整体制造方法复杂化。另外，由于制作方法的复杂性，使总的生产率降低。
用于将液体充填到装置和模型中的现有技术参见下述美国专利。授予Parsoneault等人的，题目为“用于液体动压轴承的真空充填技术”的美国专利No.5,601,125公开了一种将油充填到液体动压轴承中的方法。授予Paine的，题目为“金属浇注的方法和装置”的美国专利No.5,335,711公开了一种用于将熔融金属浇注到铸型的方法，在该方法中，在一定压力下将熔融金属浇注到铸型中以减少铸件中的空隙率。但是，这些技术都没有直接用于微型喷射装置中。
因此，本发明的目的在于提供一种将工作液体充填到喷墨打印头中的改进方法。
本发明的另一目的在于提供一种操作不复杂的用于将工作液体充填到喷墨打印头中的方法。
本发明的又一目的在于提供一种能够缩短整体制造时间的用于将工作液体充填到喷墨打印头中的方法。
本发明的又一目的在于提供一种能够提高生产率的用于将工作液体充填到喷墨打印头中的方法。
本发明的又一目的在于提供一种用于将工作液体充填到喷墨打印头中的方法，该方法无需使用具有工作液体注入装置的盒体。
为了达到本发明的上述目的和其它优点，将充填有工作液体的容器设置在与空气供给/排空装置相连的真空腔室中，在将多个具有喷墨打印头的盒体插入到所述容器中以后，使所述空气供给/排空装置工作，以使所述真空腔室内部的空气被排出，这样，在容器中的工作液体同时充填到各个喷墨打印头的加热腔室中。
较优选的是，真空腔室内部的真空压力被调节在大约2×10-1mmHg至2×10-3mmHg的范围内。更优选的是，真空压力约为2×10-2mmHg。
另外，容器的外壁绕有冷却介质流动管，所述冷却介质流动管可以利用在管中流动的冷却介质使工作液体容器冷却。优选的是，在冷却介质流动管中流动的冷却介质最好是气体，更优选的是，将主要包含氮的气体用作所述冷却介质。
这样，可缩短产品制造的整体制造时间并提高产品的整体生产率。
为了便于人们能够充分地理解本发明以及认识本发明所带来的各种优点，下面将参照附图对本发明进行详细描述，在附图中，相同或相似的部件用相同的附图标记表示，其中
图1是示出具有传统喷墨打印头的盒体形状的剖视图；图2是示出用于本发明的喷墨打印头形状的透视图；图3是示出传统喷墨打印头的加热腔室系统(heating chamber array)的透视图；图4是示出根据本发明的用于将工作液体注入到喷墨打印头的装置的视图；图5是示出根据本发明的用于将工作液体注入到喷墨打印头的方法的流程图。
参见附图，图1和图3中示出了上述的将工作液体充填到打印头的传统方法。参见图1，为了连续地将工作液体输送到打印头的加热腔室4(见图3)内部中，将工作液体注入装置300安装到盒体200的一部分上，所述盒体200的另一部分与喷墨打印头100相邻。这样，盒体200与喷墨打印头100相连并且盒体200中充填有油墨。
下面详细描述利用工作液体注入装置300注入工作液体的方法。储放在工作液体储存器302中的工作液体在由加压装置(未示出)所提供的预定压力下迅速地被注入到喷墨打印头100中。接着，工作液体通过如图3中所示的工作液体供给管303经供给孔102流到工作液体供给通道101中并充填各个加热腔室4。同时，利用上述方法使工作液体充填到各个加热腔室4之后，剩余的工作液体通过如图1所示的工作液体回流管304流回到工作液体返回组件301中。然后，封闭加热腔室，从而完成了工作液体的注入操作。
下面对本发明进行详细的描述。通过结合附图对优选实施例进行描述，可以使人们更清楚地理解本发明的目的、特征和优点。
图2是示出喷墨打印头结构的透视图，利用本发明可将工作液体充填到喷墨打印头中。如图2中所示，热电阻层11形成在支承基体1的保护层2的上部上。电极层3形成在热电阻层11上以将电能提供给热电阻层11。
这里，热电阻层11将电能转换成在500℃至550℃的温度范围内的热能并将热能传送到由加热腔室隔挡层5围成的加热腔室4中。用具有易于产生蒸汽压力特性的工作液体(未示出)充填加热腔室4。
在操作中，工作液体使形成在加热腔室4的上部上的隔膜6振动，使储放在由油墨腔室隔挡层7围成的油墨腔室9中的油墨通过形成在喷嘴板8中的喷嘴10以墨滴的形式向外喷出。这样，在外部打印纸上实现了打印操作。
图4是示出本发明的用于将工作液体注入到喷墨打印头中的装置的视图。充填有工作液体的工作液体容器401设置在真空腔室400内部。具有多个盒体200的盒体接收容器402设置在工作液体中。工作液体容器401的外壁绕有冷却介质流动管403，多个喷墨打印头100安装在各个盒体200上。
冷却介质流动管403与输入管403a和输出管403b分别地安装，输入管403a供冷却介质流入到真空腔室400中，输出管403b则供冷却介质流出到真空腔室400的外部。形成在真空腔室400的底面407处的密封件405将真空腔室400分成内部和外部，其中输入管403a和输出管403b穿过真空腔室400的底面407。
另外，真空腔室400的内部和外部被位于界面处的密封件405分隔开，在界面处底壁407与顶壁408相接触。
真空腔室400还与空气供给/排空装置406相连。空气供给/排空装置406不仅可通过从真空腔室400内部排空空气以在真空腔室400内部形成真空，而且还可通过向真空腔室400内部供给空气而迅速地消除真空腔室400内部的真空状态。
这里，装载在盒体接收容器402中并与外部工作液体分开的多个盒体装有工作液体供给管303，这些工作液体供给管303暴露在外。工作液体供给管303通过与安装在盒体200上的喷墨打印头100中的加热腔室4相连，从而为充填在工作液体容器中的工作液体提供了流到加热腔室4中的供给通路。
在传统的喷墨打印头中，当工作液体注入到喷墨打印头时，工作液体通过装有单独、附加的工作液体注入装置的盒体注入。结果，产品的生产率大大降低。
通过比较，当提供上述的真空条件时，工作液体容器中的工作液体可同时注入到各个加热腔室4中。因此，根据本发明，利用上述工作液体注入装置，可同时将工作液体注入到各个加热腔室4中。这样，无需使用复杂的方法，即无需使用装有单独附加的工作液体注入装置的盒体即可高效地进行工作液体的注入操作。
下面对根据本发明的利用具有上述结构的工作液体注入装置注入工作液体的方法进行详细的描述。参照图4和图5，首先，操作者将带有多个需要充填工作液体的喷墨打印头的多个盒体200集中在一起并将这些盒体200装载在盒体接收容器402中。接着，经真空腔室门(未示出)将盒体接收容器402插入到真空腔室400中的工作液体容器401中。相应的，适量的工作液体被装入工作液体容器401中(步骤S1)。
然后，操作者通过冷却介质流动管403的输入管403a连续地输入冷却介质(步骤S2)。输入冷却介质的目的是降低工作液体容器401的外壁温度并防止工作液体汽化。
这里，根据本发明的上述冷却介质最好是气体，优选的是氮气或含氮的气体。众所周知，氮气是一种好的制冷剂。通过将氮气作为制冷剂，可使工作液体容器401的外壁被持续地冷却并可防止工作液体气化。流经输入管403a的冷却介质经过冷却介质流动管403的所有管路被连续地排向输出管403b。
此时，操作者除了执行冷却介质的流动步骤以外，还对用于排空真空腔室400中的空气的空气供给/排空装置406进行操作。这样，真空腔室400中的空气被空气供给/排空装置406排空。其结果是，在真空腔室400的内部形成了低压真空(步骤S2)。真空形成步骤和冷却介质流动步骤最好同时进行。
接着，充填在形成于喷墨打印头100中的加热腔室4内部的空气随真空腔室400内部的空气一起被空气供给/排空装置406排出。换言之，在真空腔室400中的空气被排出的同时，加热腔室4中的空气以气泡的形式喷入到工作液体中，从而排放到真空腔室400中。这样，加热腔室4的内部被排空，使得工作液体能够平稳地进入其中。
这里，根据本发明的特征，真空腔室400内部的真空压力最好被调节在大约2×10-1mmHg至2×10-3mmHg的范围内；更优选的是，真空压力约为2×10-2mmHg。
此时，完成上述步骤后，当真空腔室400中形成真空时，工作液体容器401中的工作液体流入到加热腔室4中已被排空的真空空间内，从而使工作液体充分地充填各个加热腔室4。这样，在喷墨打印头100安装在盒体200上时，工作液体被适当地注入喷墨打印头100的加热腔室4中(步骤S3)。
在利用上述冷却介质流动步骤和真空形成步骤将工作液体充分地注入到喷墨打印头100的加热腔室4中后，下一步骤是，解除真空状态并通过封闭已充填有工作液体的各个加热腔室4来结束上述步骤。
在利用上述步骤将工作液体注入到喷墨打印头中时，操作者控制上述空气供给/排空装置406以将空气供给到真空腔室400中。从而解除了真空腔室的真空状态(步骤S4)。
接着，操作者经真空腔室门将装有多个盒体200的盒体接收容器402移到真空腔室400的外部，所述盒体200装有多个已充填工作液体的喷墨打印头100(步骤S5)。
然后，操作者利用诸如聚酰亚胺的有机密封材料封闭安装在盒体200上的各个喷墨打印头100的加热腔室4，从而将工作液体安全地密封在封闭的加热腔室4内(步骤S6)。
根据本发明，工作液体可同时注入到多个喷墨打印头的加热腔室中。因此，产品的生产率可显著提高。
如上，本发明可用于诸如医疗器械的微型泵和燃料喷射装置的任何微型喷射装置，并且不会降低效率。由于本说明书中所涉及的术语是基于本发明的功能进行限定的，所以可根据技术人员的意愿或通常的实践来改变这些术语，这些术语应该根据本发明的说明书中的整体内容来限定。
尽管上文对本发明的优选实施例进行了描述，但应该理解的是，本领域普通技术人员可在不脱离本发明保护范围的前提下进行各种改进和变型，或对其中的元件进行等同替换。另外，也可在不脱离本发明保护范围的情况下对本发明的教导进行改进以适应一种特定的情况。因此，本发明并不限于上述作为本发明的最佳实施方式公开的优选实施例，而是包括了落入由权利要求书所限定的保护范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种将工作液体充填到微型喷射装置的装置，包括真空腔室；与所述真空腔室相连的空气供给和排空装置，用于排空所述真空腔室以将真空腔室内的压力控制在较低的范围内，并用于将空气供给到真空腔室以解除真空腔室内的低压状态；设置在所述真空腔室内的工作液体容器，用于容纳所述工作液体；和盒体接收容器，用于固定带有多个微型喷射装置的盒体，所述盒体接收容器可被插入到所述工作液体容器中。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于冷却所述工作液体容器的装置。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述用于冷却所述工作液体容器的装置包括与所述工作液体容器外壁接触的流动管，其具有延伸穿过所述真空腔室的壁的输入部分和输出部分，用于从外部向流动管供给冷却介质。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括用于向所述流动管提供气体的装置。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空腔室还包括大致为平面状的底壁；大致为钟罩状的顶壁，所述顶壁安装在所述底壁上；和位于所述顶壁和底壁之间界面处的密封件。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括设置在所述真空腔室中的门，用于为真空腔室内部提供进入通道。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述盒体还包括设置在所述盒体外部的工作液体供给管，用于将工作液体从所述工作液体容器引入到所述盒体中。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括多个设置在所述盒体中的喷墨打印头，所述喷墨打印头具有未封闭的加热腔室。
9.一种将工作液体充填到微型喷射装置的方法，包括下列步骤将需要充填工作液体的微型喷射装置装入到盒体中，将装有所述微型喷射装置的盒体放入盒体接收容器中并将盒体接收容器放入工作液体容器中；将工作液体充填到工作液体容器中；使工作液体容器冷却；在工作液体容器周围形成具有预定压力的真空；解除在工作液体容器周围的真空状态；将盒体接收容器从工作液体容器取出；和封闭所述微型喷射装置的加热腔室。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括将所述工作液体容器安装到真空腔室中；利用从所述真空腔室排空空气来实现所述形成真空的步骤；和利用向所述真空腔室供给空气来实现所述解除真空状态的步骤。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述冷却工作液体的步骤和形成真空的步骤是同时进行的。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述冷却工作液体容器的步骤是通过泵送冷却介质流过与所述工作液体容器外壁相接触的流动管而实现的。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述冷却介质是气体。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述气体包括N2。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述预定的真空压力在大约2×10-1mmHg至2×10-3mmHg的范围内。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述真空压力大约为2×10-2mmHg。
17.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述封闭加热腔室的步骤包括利用聚酰亚胺作为密封材料。
全文摘要
本发明公开了一种将工作液体充填到微型喷射装置的装置和将工作液体充填到微型喷射装置的方法。充填有工作液体的容器位于与真空装置相连的真空腔室中,多个具有微型喷射装置的盒体被插入到工作液体容器中,且工作液体容器中的工作液体充填到各个微型喷射装置的加热腔室中。因此,可简化整体制造方法,从而提高了生产率并缩短了产品的整体制造时间。
文档编号B41J29/377GK1253037SQ9912600
公开日2000年5月17日 申请日期1999年11月3日 优先权日1998年11月3日
发明者安秉善, 拉夫里谢夫·V·彼得罗维奇, 达尼夫·B·尼科莱维奇 申请人:三星电子株式会社