专利名称：流体喷射盒的制作方法
流体喷射盒
背景技术：
用于喷墨打印头中的材料通常耐受水基流体，例如在许多消费和商业应用中所使用的。然而在一些应用中，通常使用由有机溶剂配制的墨或其它流体。这些有机溶剂可对于内部打印头材料(包括结构材料、粘结剂和阻挡膜)具有不利影响，例如其可能导致这些材料胀大、变软或溶解，最终损害该装置的功能且导致其过早故障。在一些情形中，这些故障可在墨或其它流体最初接触打印头材料之后大约数小时出现。这可使得这种类型的打印头的装运和存储复杂化。
本发明的各个特征和优势从下述详细说明结合附图将显而易见，所述附图一起以示例的方式描述了本发明的特征，且在附图中
图1是流体喷射盒的实施例的截面图，所述流体喷射盒具有在流体供应源与打印头之间的旋转阀型隔离机构，所述阀处于关闭位置；
图2是图1中的流体喷射盒的截面图，其中阀处于打开位置； 图3是流体喷射盒的实施例的截面图，所述流体喷射盒具有在流体供应源与打印头之间的滑动阀型隔离机构，所述阀处于关闭位置；
图4是图3中的流体喷射盒的截面图，其中阀处于打开位置； 图5是可与图3中的流体喷射盒实施例的滑动阀型隔离机构一起使用的滑块的一个实施例的俯视图6是流体喷射盒的实施例的截面图，所述流体喷射盒具有可刺穿膜型隔离机构，所述隔离机构具有向下延伸的刺穿销，用于刺破该膜；
图7是图6中的流体喷射盒的截面图，其中膜由刺穿销刺穿； 图8是流体喷射盒的另一实施例的截面图，所述流体喷射盒具有可刺穿膜型隔离机构，所述隔离机构具有向上滑动的刺穿销，用于刺穿该膜； 图9是图8中的流体喷射盒的截面图，其中膜被刺穿；
图10是流体喷射盒的另一实施例的截面图，所述流体喷射盒具有可刺穿膜型隔离机构，所述隔离机构具有固定刺穿销和可移动的流体贮存器；
图11是图10中的流体喷射盒的截面图，其中贮存器被向下移动且膜被刺穿； 图12是流体喷射盒的另一实施例的截面图，所述流体喷射盒具有柔性且可移动的流体贮存器；以及
图13是图12中的流体喷射盒的截面图，其中贮存器被向下移动且膜被刺穿。
具体实施例方式现将参考附图中所描述的示例性实施例，且本文使用具体语言来描述其。如在本文所使用的方向术语，例如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“前部”和“后部”等等，被用来指代被描述附图的方向。由于本文所公开的各个实施例的部件可布置在许多不同的方向上，因此这些方向术语仅用于描述目的且不旨在进行限制。还应当理解的是，附图中所述的示例性实施例和本文用于描述其的具体语言不旨在限制本发明的范围。本文所描述的特征的变化和其它变型以及本文所描述的原理的附加应用将由熟知相关领域且知晓本发明的技术人员想到，且被认为落入本发明的范围内。如本文所使用的，术语“流体喷射装置”旨在一般地指代任何按需点滴 (drop-on-demand)流体喷射系统，且术语“喷墨机”、“打印头”和“打印机”旨在指代相同类型的系统或其部件，其用于将流体喷射到诸如(但不局限于)打印媒介的基底上，用于产生可视标记或用于其它目的。这种系统可包括热喷墨和压电喷墨技术。要理解的是，当本文呈现的说明描述或讨论喷墨打印系统的实施例时，其仅是可根据本发明配置的按需点滴流体喷射系统的一个实施例。当本发明提及“墨”时，该术语要被理解为可从根据本发明的按需点滴流体喷射装置喷出的流体的仅一个示例。许多不同类型的液态流体可从按需点滴流体喷射系统喷出， 例如食物产品、化学物、药用化合物、燃料等等。因此，术语“墨”不旨在将该系统限制于墨， 而仅是可使用的液体的示例。此外，术语“打印”或“印刷”和“喷墨”旨在通常指代将流体喷射到任何基底上用于任何目的，且不局限于在纸张等上面提供可视图像。术语“整体式打印盒”和“整体式盒”指代这样的打印盒其中墨贮存器和打印头被包含在单个可更换本体或单元内。喷墨打印系统是一种流体喷射装置类型并且一般包括打印头和将液体墨提供给打印头的墨供应源。打印头是半导体装置并且包括打印头管芯，所述打印头管芯具有制造在半导体基底上的多个孔或喷嘴，连同用于响应于来自于控制器装置的信号寻址喷嘴的电路，以从喷嘴选择性地喷出墨滴。许多喷墨打印系统包括整体式打印盒，由于简易设计(更少的部件和连接件)以及终端用户便于使用(更少的连接件、更换容易、更少风险的墨泄漏和溅落)，所述整体式打印盒在许多情况下可以是期望的。现存的许多整体式墨供应源/打印头设计在打印头填充有墨的情况下供应给用户，所述墨接触打印头内部流体架构。当使用不引起打印头材料的化学和/或物理不稳定性的墨或其它流体时，这是合适的。如上所述，用于喷墨打印头中的材料通常耐受用于大多数消费和商业应用中的水基墨。然而在工业打印应用中，常常使用由有机溶剂配制的墨。这些溶剂可对于内部打印头材料(包括结构材料、粘结剂和阻挡膜)有负面影响，所述溶剂通常组合地包括酮类(例如，丙酮和甲基乙基酮)、醋酸盐(例如，醋酸乙酯、甲苯、乙腈、四氢呋喃(THF)、二甲基亚砜 (DMSO)、三氯甲烷、二氯甲烷)和醇类(例如，乙醇)。此外，除了墨以外的流体可从按需点滴流体喷射系统喷出，所述流体包括食物产品、化学物、药用化合物、燃料等等，且这些流体还可包括可对于流体喷射装置的内部部件潜在有害的有机溶剂或其它组分。有机溶剂可导致打印头材料胀大、变软或溶解，最终损害该装置的功能且导致其故障。在一些情形中，这些故障可在最初填充打印头流体通路之后大约数小时出现。随着时间的经过，暴露可导致故障，例如密封故障、管芯脱层、阻挡件故障或者在管芯上(例如在墨供应槽上方或喷嘴附近) 的光刻胶聚合物故障。在许多工业应用中，打印头不旨在具有长工作寿命，但仅有效且可预测地操作足够长的时间，以满足工作流和经济要求。由此，即使在墨被引入之后立即开始损坏内部打印头材料，只要打印头在故障之前运行可接受且可预测的时间段，该产品就会是成功的。然而，溶剂在流体中的不相容可导致运输和存储与整体式硅打印头接触的流体不切实际，因为在短时间内(有时候在一小时内)可出现降级。由于通常用于热喷墨打印头的材料，在使用这些打印头时通常不切实际的是打印有机溶剂墨、包含水结合有机溶剂的墨或者其它非水基流体，除非防止打印头暴露到要喷出的流体，直到正好使用之前。一些热喷墨打印头不能够与有机溶剂墨或其它非水基流体一起使用在一些工业应用中限制该技术更宽泛的使用。在一些情形中，开发对于用在工业墨和其它流体中的物质范围呈化学惰性的打印头可能是困难的、昂贵的和不切实际的。有利地，已经开发整体式打印盒，其中打印头和墨被保持隔离直到正好使用之前。 通过保持打印头材料和墨或其它流体分离直到打印头要安装到打印机中用于使用，可将该盒的工作寿命与盒的搁置寿命分离，因而延长盒的搁置寿命并且使得其操作更可预测和经济。图1示出了流体喷射盒的一个实施例的截面图，其中隔离机构设置在流体供应源和打印头之间。打印盒10通常包括外壳体12，其容纳流体贮存器14和打印头16。打印头包含内部流体通道、喷嘴以及用于喷出墨滴的电子和物理机构。墨供应贮存器是保存墨的结构，其通常使用诸如袋、囊袋和海绵的各种结构中的任何结构，以及在使用中将墨经由流体岐管36输送到打印头流体通道中。流体贮存器可以是压力调节流体供应源的一部分。过滤筛或毛细作用阀18可位于流体贮存器14的出口 20处。墨供应源可由在与墨或其它流体直接接触时具有长期稳定性的材料构成。然而， 打印头具有固有更复杂的设计且可包含在与墨或其它流体中的化学物接触时具有仅受限的化学或物理稳定性的材料。有利地，隔离机构设置在流体贮存器14和打印头16之间，其用虚线22示出，并且配置成保持墨从打印头16分离直到正好第一次使用之前为止。如图 1中的实施例所示，隔离机构22是旋转式阀，其具有带有从其延伸的流体孔观的可旋转圆柱体或球体26。球体被固定在壳体30内，其在用户需要时可在该壳体内滑动地旋转。在图1的配置中，可以看出旋转阀处于关闭位置，其中球体的实心部分定位成邻近于(且因此阻塞)阀的流体入口 32和出口 34。然而，如图2所示，阀22可以旋转到打开位置，其中流体孔观与阀入口 32和阀出口 34对准，因而允许流体从贮存器14流动到流体岐管36中，所述流体岐管36供给打印头 16。打印头包括流体通路和流体喷射喷嘴(未示出)，其允许流体从岐管36抽出并且作为一串液滴38喷出到基底40上。流体孔观的形状和尺寸可变化。然而，期望的是，流体孔配置成提供从贮存器14到流体岐管36的流体流，其足以满足打印头16的流体需求。期望时，可使用宽泛范围的机构中的任何机构以旋转阀22。通过手动或自动机构可实现阀的打开。在手动设计中，阀可具有与盒外部连通的机械装置(例如，把手、杆和槽等等)，使得阀可通过用户转动把手、拉动或压下突片或按钮、拧紧螺钉和插入键等等而打开。 在图1和2的实施例中，手指凹槽42被配置在流体喷射盒10的壳体12的一侧，从而允许用户通过将一个或两个手指插入到手指凹槽中以接触球体或圆柱体沈并将其转动而手动旋转阀到打开位置。然而，可提供许多其它机构，用于旋转该阀(不管是旋转、滑动等等)，且任何这种机构旨在被包括在本发明内。例如，阀的可旋转元件沈可以是圆柱体，其轴向延伸到打印盒并且暴露到打印盒的一端上，以允许机械旋转。
在一个实施例中，阀机构可通过摩擦固定到位。替代性地，还可提供位置固定机构，以将圆柱体或球体26固定在打开和关闭位置中的一个或两者上。例如，如图1和2中的虚线所示，掣子机构可包括作为壳体30 —部分的定位销44，其中掣子凹槽46是圆柱体或球体的一部分。当阀处于关闭位置时，如图1所示，定位销44和掣子46未对准。然而，当阀旋转到打开位置时，如图2所示，这两个结构对齐，从而使得定位销弹性卡扣到掣子凹槽中，因而将阀固定在其打开位置。因此，当阀处于打开位置时该配置指示阀的正确对准，且还有助于将阀保持在打开位置。位置固定机构可具有多个止挡件。例如，可使用掣子机构，其在阀处于关闭位置时具有第一止挡位置并且在阀处于打开位置时具有第二止挡位置(如图1和2所示)。还可提供其它止挡位置。此外，位置固定机构可以是单向或双向装置。在单向实施例中，阀仅在用于流体盒时打开，且位置固定机构在阀移动到打开位置时将其锁定在打开位置，从而防止用户逆转打开移动。替代性地，位置固定机构可以是双向装置，从而允许用户在阀打开之后关闭阀。这在阀被意外打开的情形中可以是有用的。具有隔离机构的流体喷射盒的另一实施例在图3和4中的截面图中示出。该实施例在许多方面类似于图1和2中所示的。打印盒110通常包括外壳体112，其容纳流体贮存器114和打印头116。过滤筛或毛细作用阀118位于流体贮存器114的出口 120处并且导向到立管130中，该立管将流体贮存器与流体岐管136连接，所述流体岐管供给打印头116。大致以虚线122示出的隔离机构被提供在立管130中，位于贮存器的出口 120与流体岐管136之间。在该实施例中，隔离机构是滑动式阀，具有带有从中延伸穿过的流体孔 126的滑块124。在图3的配置中，可以看出，滑块处于关闭位置，其中滑块的向前实心部分 128定位成邻近于(且因此阻塞)立管130的流体入口 132和出口 134。在该位置中，滑块的向后部分130与盒壳体112的侧面大致齐平。该配置有助于保护滑块不被意外撞击或移动。滑块的该向后部分被提供，以允许用户将滑块以箭头148的方向手动推动到壳体中，从而打开阀。要理解的是，还可使用用于将滑动阀从关闭位置移动到打开位置的许多其它机构。转到图4，一旦滑块IM被推入到壳体中从而将阀移动到打开位置，流体孔1 就与立管121的入口 132和出口 134对准，因而允许流体从贮存器114流入到流体岐管136中，允许流体填充立管130、岐管136和打印头116并且在打印头被控制信号激活时从打印头116 的流体喷射喷嘴(未示出)作为一串液滴138喷出到基底140上。图3和4的视图以侧视图示出了滑块124。图5提供了滑块124的一个实施例的俯视图，所述滑块可与图3和4中流体喷射盒实施例的滑动阀型隔离机构122 —起使用。 滑块IM可以是聚合物材料的大致实心矩形本体150，例如具有在大致中心位置的流体孔 126。该孔几乎可以是任何形状。然而，如上所述，期望的是，流体孔配置成接收从贮存器 114至流体岐管136的流体流，其足以满足打印头116的流体需求。在图5的实施例中，流体孔126是大致椭圆形状。然而，还可使用其它形状。对于旋转阀实施例，位置固定机构可与滑动阀122相关，以将其固定在打开和关闭位置中的一个或两者。例如，如图3和4所示，掣子机构可被提供，其包括作为盒一部分的定位销144，掣子凹槽146被设置在滑块124中。当滑块处于关闭位置时，如图3所示，定位销144和掣子凹槽146未对准。然而当滑块移动到打开位置时，如图4所示，这两个结构对齐，从而使得定位销弹性地卡扣到掣子凹槽中，因而将阀固定在打开位置。如关于旋转阀实施例上述讨论的，用于滑动阀的位置固定机构可具有多个止挡件，并且可以是单向或双向装置。除了阀类型装置，打印盒还可配置有可刺穿或可刺破膜，以在使用之前将流体供应源从打印头隔离。图6和7示出了具有可刺穿膜型隔离机构的流体喷射盒的实施例的截面图。该实施例在很多方面类似于如图1-2和3-4中所示的。打印盒210通常包括外壳体 212，其容纳流体贮存器214和打印头216。过滤筛或毛细作用阀218位于流体贮存器214 的出口 220处并且导向到立管230中，该立管230连接流体贮存器和流体岐管236，该流体岐管供给打印头216。在该实施例中，大致以虚线222示出的隔离机构包括可刺穿膜224，其中可移动可刺穿销2 定位成其尖端2 邻近于膜。在使用打印盒210之前，该膜(可以是弹性或非弹性的)将贮存器214中的流体从打印头216隔离。刺穿销向下延伸通过流体贮存器214，并且包括柱塞头232，其在打印盒210的外壳体212的顶部暴露。密封件234围绕刺穿销的上部部分被提供，以保持流体贮存器的整体性同时还允许刺穿销滑动。在图6的配置中，可以看出，刺穿销的尖端2 位于膜2M上方，使得膜完整无损，因而防止来自于贮存器的流体流入到立管230和下方的其它区域中。在该位置中，柱塞头232与盒壳体212的顶部大致齐平。该配置有助于防止柱塞头被意外撞击或移动。刺穿销2 仅是刺破或切割构件的许多可能实施例中的一个，所述刺破或切割构件布置成通过应用力而刺穿膜。使得刺破或切割构件抵靠膜移动所需的力可被手动或自动施加。在手动设计中，刺破或切割构件可与盒的外部连通，其中力通过例如推下按钮、拧紧螺钉或压下柱塞的动作而施加到其上。该动作使得刺破或切割构件朝向膜移动并刺穿膜， 从而允许墨流入到打印头流体结构中。在图6和7的实施例中，切割构件配置成手动或自动应用力，用于刺穿膜224。用户可将柱塞头232手动向下推动到柱塞凹槽236中，藉此将刺穿销2 在箭头M8的方向上向下推动通过流体贮存器224，以刺穿膜224。替代性地，当盒被安装到控制单元中之后， 与用于打印盒的控制单元(未示出)相关的柱塞机构可配置成机械地推动柱塞。还可使用用于压下柱塞的其它机构。图7描述了处于压下位置的柱塞和刺穿销。当柱塞头被向下推动时，这将刺穿销的尖端观推动抵靠膜并穿过该膜，从而产生开口 238。一旦刺穿销2 刺穿膜，流体可从贮存器214流动通过立管230并且进入到流体岐管236中，因此允许流体填充立管230、岐管 236和打印头216并且在打印头由控制信号激活时从打印头216的流体喷射喷嘴(未示出) 作为一串液滴238喷出到基底240上。如下文所述，立管和流体贮存器外部的其它流体通路可最初填充有保持流体，在膜被刺穿之后该保持流体可通过施加真空压力而被移除，因此将要喷出的流体抽吸到打印头流体架构中。该特征可与本文所示和描述的所有实施例相关联。柱塞232可被设计成在被压下之后保持在柱塞凹槽236中的向下位置，因而向用户提供膜2M被刺穿的视觉指示。替代性地，柱塞可是弹簧装载的或者配置有在其被压下之后将柱塞升高的一些其它机构，使得刺穿销2 的尖端2 从膜的开口 238被移除，因而不阻碍流体流。根据本发明具有可刺穿膜的流体喷射盒还可配置成不具有内部膜切割机构。也就是说，盒可配置成使得可刺穿膜通过从盒外部插入切割构件而被刺穿。例如，图6和7的实施例可配置有从流体喷射盒210分离的刺穿销226，所述刺穿销可被插入通过密封件234， 以在用户需要时刺穿膜224。在该实施例中，密封件234可配置成盒本体的顶部中的端口。 该端口可配置成类似于流体喷射端口，其类似于在制造盒时可用于填充流体贮存器的流体喷射端口。该端口提供弹性密封件，并且通过将小填充管道或针(未示出)插入通过端口密封件并进入到贮存器中，流体被引入到贮存器中，从而允许流体流。一旦贮存器被填充，管道被移除。取决于密封材料的弹性，在移除填充管道之后，该密封件可通过自身充分地关闭。替代性地，诸如不锈钢球体的柱塞可放置在孔中并且固定到位(例如，通过粘结条带和机械盖等等)。针可通过其插入的再填充端口的示例在美国专利No. 5，9 ，883中被公开， 所述文献的内容以引用的方式结合到本文，更具体地与其中的图5-8有关的公开内容。在流体贮存器在制造时被装填和在其中带有流体的情况下时可使用该配置，或者盒可以清空地装运，并且当期望使用盒时，用户可使用填充管道从其自身的流体供应源填充贮存器。在任一情形中，在贮存器被装填之后，正好在使用盒之前，用户可将刺穿销2 (或一些其它相当的切割装置)插入通过端口密封件234以刺穿膜224，如上所述。在该尖端，刺穿销可从打印头盒移除，从而允许端口密封件234自身再次密封或者用户可再次插入柱塞，并且盒准备使用。还可使用其它配置，其使用从盒外部插入的分离刺穿构件而不是内部膜切割机构。要理解的是，如图6和7所示的机构仅是用于刺穿膜的一个机构，并且还可使用各种其它机构。例如，图8和9示出了具有可刺穿膜型隔离机构的流体喷射盒的另一实施例的截面图。该实施例在许多方面类似于图6-7所示的，不同之处在于，不是从流体贮存器内向下刺穿膜，该实施例从贮存器下方向上刺穿膜。打印盒310通常包括外壳体312，其容纳流体贮存器314和打印头316。过滤筛或毛细作用阀318位于流体贮存器314的出口 320 处并且导向到立管330中，该立管330连接流体贮存器和流体岐管336，该流体岐管供给打印头316。在该实施例中，通常以虚线322示出的隔离机构包括可刺穿膜324，其中可移动的刺穿销3 布置成其尖端3 邻近于膜并且在膜下方。刺穿销位于立管330中并且附连到滑块322上，该滑块322具有暴露于外壳体312的侧部凹槽335中的杆端334。在图8的配置中，可以看出，膜是完整无损的，因而防止来自贮存器的流体流入到立管330和下方的其它区域中。在该位置，滑块332的杆端334位于滑块凹槽335中的下部位置中。如上所述，可手动或自动施加使得刺破或切割构件(刺穿销326)抵靠膜324移动所需的力。在图8和9的实施例中，切割构件配置用于手动或自动施加用于刺穿膜的力。例如，用户可在箭头348的方向上手动向上推动滑块332的杆端334，从而使得刺穿销的尖端 328向上移动并且刺破膜324，进而产生开口 338。替代性地，通过将盒插入到接收结构中的作用，滑块332的杆端可相对于盒310的本体312向上推动。例如，打印盒可配置成配合到接收安装件(如虚线344所示)中。接收安装件与打印装置相关联并且包括底部台肩346和从一侧延伸的凸出部(ledge) 350。为了在打印装置中安装打印盒，用户向下且从一侧(例如，图8中的左侧)插入盒，使得凸起部 350插入到盒本体的侧部凹槽335中并且位于滑块332的杆端334下方。当用户将盒向下滑动到接收安装件中时，凸起部在箭头348的方向上将杆向上推动，因此在盒抵靠安装件的下台肩346时刺穿膜。由此，当打印盒被安装用于打印装置中时，膜被自动刺穿。一旦刺穿销3 刺穿膜，流体可从贮存器314流动通过立管330进入到流体岐管 336中，一旦打印头被控制信号激活，就允许流体从打印头316的流体喷射喷嘴(未示出)作为一串液滴352喷出到基底340上。滑块332可配置成在膜3M被刺穿之后保持在升高位置(如图9所示)(例如，通过摩擦或设置掣子或其它机构以将其固定到位)，或者滑块可向下缩回到其初始位置(如图 8所示)。在刺穿膜之后刺穿销的缩回可有助于促进流体流，同时保持滑块处于升高位置可有助于提供膜被刺穿的视觉指示。如图9所示，刺穿销3 可以是中空的，具有从其完全延伸通过的中心孔342。该孔可有助于促进来自于贮存器314的流体流，即使在膜被刺破之后刺穿销基本完全占据膜中的开口 338时也是如此。如下文所述，流体贮存器外部的立管和其它流体通路可最初填充有保持流体，在膜被刺穿之后，该保持流体可通过施加真空压力而被移除，因而将要喷出的流体抽吸到打印头流体架构中。在图10和11中示出了打印盒410的另一实施例，所述打印盒具有膜从下方被刺穿的隔离流体供应源。该实施例类似于图8和9中的实施例，不同之处在于，刺穿销4 相对于盒的外壳体412处于固定位置，而流体贮存器414可在壳体内移动。在该实施例中，柱塞432位于在盒壳体顶部的凹槽436中并且连接到贮存器的顶部。当用户推动柱塞时，这将向下推动整个贮存器，从而使得可刺穿膜4M压靠刺穿销426的尖端428，藉此在膜中切割开口 438。该状况如图11所示。这允许来自于贮存器的流体流动到立管430中、且因此通过过滤筛或毛细作用阀418并进入到流体岐管436中，该流体岐管供给打印头416。在图10和11的实施例中，立管430可配置有伸缩式部分442、444，这允许贮存器 414的位置向下移动同时保持立管的整体性。盒还可包括在盒壳体412内的空气通路446， 以在流体贮存器被向下推动时允许空气围绕流体贮存器通过。虽然图10和11中的实施例示出具有大致刚性的流体贮存器，但是这类实施例还可配置有柔性流体贮存器。这种实施例在图12和13中示出。在该实施例中，盒510包括贮存器514，其是被容纳在壳体512中的柔性袋。柱塞532连接到相对刚性面板534，其在壳体内布置在贮存器上方且抵靠贮存器。贮存器的下端520布置成靠近刺穿销5 的尖端 528。当柱塞被压下时，这导致柔性贮存器在箭头M8的方向上在壳体内向下滑动或折曲， 以被刺穿销刺破。一旦贮存器袋被刺破，墨可从贮存器流动，以流入到立管区域530中、且因此通过过滤筛或毛细作用阀518并进入到流体岐管536中，该流体岐管供给打印头516。虽然未示出，该实施例还可包括空气通路，以接收通过流体贮存器514的内部运动置换的自由空气流。一旦贮存器被刺穿，压力可按照多种方法来调节。例如，通过放置在贮存器中或在壳体512内在贮存器之外的泡沫可保持背压控制。替代性地，主动背压控制系统(未示出)可位于打印盒(未示出)的控制单元中，以保持背压。该方法可包括在贮存器上方和下方的体积之间的流体连接件，例如在外容器中的中空肋。还可使用用于产生该空气通道的其它选项。例如，贮存器和壳体的相对形状可被选择，以确保在两者之间一些点处的间隙，以允许空气流动。例如，贮存器可以是圆形截面， 而壳体是椭圆形、卵形或一些其它形状的截面。此外，内部或外部中空肋可被提供在壳体中，以允许空气自由移动。这些不同方法通常假定，盒的顶部提供到控制器的开口流体连接。应当理解的是，虽然图12和13的实施例与本文其它附图所示出的相比具有用于立管区域530和打印头管芯516的不同形状和配置，但是这仅是可根据本发明配置的流体喷射装置的许多可能实施例中的一种。有利地，在制造时打印头流体架构可填充有非墨保持流体，打印头材料对于该非墨保持流体大致惰性。也就是说，非墨保持流体在制造期间可被提供在打印头流体通路中， 在测试、存放和运输打印盒期间、在隔离机构用于在其中引入墨或其它流体之前，保持该流体。在一个实施例中，保持流体可以是空气或一些其它气体。于是，该气体可在流体贮存器被刺穿之前按照下述方式被移除，从而允许要喷出的墨或其它流体在打印头管芯和相关通路内置换保持流体。替代性地，可使用液态保持流体。当墨被引入到打印头流体架构中时， 用墨取代液态保持流体而不是空气可使得在打印头中引入或捕获气泡的风险更少的情况下完成。气泡可通过产生墨流的屏障而损害打印头的性能，从而导致流体喷射喷嘴缺乏要喷出的墨或其它流体。保持流体可以是许多类型流体中的任何一种流体，其对于打印头材料不具有明显不利影响并且具有允许流体在灌注期间由墨完全置换的物理和化学属性(例如，粘性和PH 等等)。还可能期望保持流体与要喷出的墨或其它流体是不可混合的或者具有有限的溶解性，使得在灌注期间不出现墨或其它流体与保持流体的明显混合。还可能期望墨(或其它流体)和保持流体(如果混合)的变化浓度保持可喷射(即，可从打印头喷出);保持流体和要喷出的流体不形成可堵塞打印头的流体架构的沉淀或结块；以及保持流体和要喷出的流体不会一起化学反应。可能的保持流体包括空气(如上所述)和液体(例如水和二乙二醇(例如， 按重量计5%-25%)的混合物、水和丙三醇(例如，按重量计5%-25%)的混合物、以及水和1，5 戊二醇(例如，按重量计5%-25%)的混合物)。还可使用其它保持流体。使用液态保持流体的一个优势在于，液态保持流体可允许在制造工艺期间打印头的质量检验。这通常用墨填充盒来进行，其中流体从打印头喷嘴喷出，以检验内部电子器件的功能。在这种情形中，盒可喷出保持流体的一部分而不是墨或其它可能有害流体，从而允许在不导致贮存器中的可能有害流体接触打印头的情况下评估盒的操作。在使用保持流体时，打印盒被供应给用户，其中墨和打印头被内部分离，如上所述。于是，用户灌注打印头以从盒清除非墨保持流体，并且使得墨填充打印头。打印头的灌注能够以多种方法来实施。一般而言，为了用墨灌注打印头，测量量的流体被抽取通过喷墨喷嘴，直到墨(或要喷出的其它流体)填充打印头流体机构为止。在一个实施例中，这通过定向盒来完成，其中打印头管芯和喷嘴向上指向(即，从图1所示的方向大致倒置)，但是相对于盒的竖直轴线处于轻微角度，例如10-30度。于是，用户向打印头喷嘴施加轻微真空(例如，10-30英寸水)，接着操作隔离机构(例如，通过刺穿膜或打开阀，如上所述)以将墨供应源暴露给打印头流体通路。一旦这已经实现，真空压力抽吸保持流体通过立管和岐管进入到打印头中，从而驱出保持流体通过喷嘴直到保持流体被来自于贮存器的墨或其它流体基本完全置换为止。在保持流体是空气时，可使用该方法。在使用液态保持流体时，该流体可通过真空压力“喷吐”或抽出。这些动作可在盒被安装到打印装置之前实施(例如，通过在前述段落中描述的真空压力)，或者打印装置可配置成在盒被安装之后执行喷吐动作。一旦来自于流体供应源的墨或其它流体达到所有喷嘴，可移除真空压力，且盒准备被使用。可能期望使用这样的保持流体其具有与墨或其它流体可辨别的不同外观使得用户可容易地确定何时保持流体被完全清除，或者利于自动感测保持流体更换完成。如果在灌注操作中断且盒被安装以供使用之后残留保持流体保留在喷嘴区域中，那么打印头电子器件可被激活，以通过典型已知为“喷吐”的工艺喷出残留流体。一旦打印头灌注有墨，打印头材料的化学或物理不稳定性可开始导致打印头内的变化，这最终可导致打印头故障。故障的性质和直到出现故障的时间根据用在打印头中的材料和构造、墨或其它流体的化学组成以及环境因素而变化，所述环境因素例如温度，其可加速化学反应从而导致打印头不稳定和故障。当选择用于打印头结构的材料以及要使用的墨的规格时，期望打印头的维护寿命是可充分预测的，使得打印头可在使用中在故障之前被更换。因此，本文所公开的流体喷射盒提供一种打印头和流体供应源，它们在制造点和随后装运和存储都彼此隔离，并且然后正好在用于打印装置之前随后被搁置到一起。在制造时，流体通过多种结构(例如，膜或阀)中的任何结构从打印头分离。这有助于减轻可由于在制造和使用之间的时段期间暴露于流体所引起的在打印头上的任何不利影响。刺穿隔离机构允许流体通过流体通道进入打印头。这使得流体供应源连接到打印头，从而允许流体置换与盒一起提供给用户的保持流体。该流体喷射盒允许使用宽泛范围的各种流体，例如有机溶剂基墨和具有潜在有害化学成分的其它流体，而不需要困难且昂贵地开发由在接触这些流体时高度稳定的材料制成的打印头。在用户的照管下，打印盒被简易地激活、安装和使用。一旦通过用流体灌注打印头被激活，该打印盒将持续使用可预测的预定时段，因为在流体与打印头材料之间的任何反应开始的时间点被控制并已知。使用简易性降低了墨溢出、泄漏和人体接触的危险，这对于有机溶剂基墨或其它流体(它们通常分类为有害材料)而言是尤其期望的。同时，要理解的是，当流体被认为不会潜在地损坏打印头时，也可使用具有根据本发明配置的隔离流体供应源的流体喷射盒。例如，包含被认为对打印头结构无害的水基墨的打印盒仍可配置有隔离的流体贮存器和隔离机构，所述隔离机构使得流体与打印头分离，直到隔离机构被刺穿为止。要理解的是，上述配置描述了本文所公开原理的应用。对于本领域技术人员将显而易见的是，在不偏离由权利要求书阐述的本发明的原理和构思的前提下可作出许多变型。
权利要求
1.一种流体喷射盒，包括打印头，所述打印头具有多个流体喷射喷嘴；流体贮存器，所述流体贮存器配置成保存要从打印头喷出的流体；和可选择性刺穿的隔离机构，其将流体贮存器和打印头分离。
2.根据权利要求1所述的流体喷射盒，还包括保持流体，所述保持流体设置成邻近于打印头并且在贮存器之外，在可选择性刺穿的隔离机构被刺穿之后，所述保持流体能被要喷出的流体置换。
3.根据权利要求1所述的流体喷射盒，其中，可选择性刺穿的隔离机构包括滑动阀， 所述滑动阀具有能在第一位置与第二位置之间移动的滑块，在第一位置中，贮存器从打印头流体分离，在第二位置中，流体被允许从贮存器流动到打印头。
4.根据权利要求1所述的流体喷射盒，其中，可选择性刺穿的隔离机构包括旋转阀， 所述旋转阀具有选择性旋转构件，所述选择性旋转构件能在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置中，贮存器从打印头流体分离，在第二位置中，流体被允许从贮存器流动到打印头。
5.根据权利要求1所述的流体喷射盒，其中，可选择性刺穿的隔离机构包括界定贮存器的一部分的可刺穿膜以及刺穿机构，所述刺穿机构配置成选择性地刺穿可刺穿膜，以允许来自于贮存器的流体流动到打印头中。
6.根据权利要求5所述的流体喷射盒，其中，刺穿机构包括切割构件，所述切割构件定位成邻近于可刺穿膜，并且配置成相对于可刺穿膜移动以刺穿膜。
7.根据权利要求6所述的流体喷射盒，还包括用于移动切割构件和贮存器中的至少一个的机构，以使得切割构件相对于膜进行相对移动。
8.根据权利要求6所述的流体喷射盒，其中，切割构件的至少一部分被容纳在贮存器中并且配置成从贮存器内部刺穿膜。
9.根据权利要求5所述的流体喷射盒，其中，刺穿机构包括切割构件，所述切割构件能从盒外部插入，以刺穿膜。
10.一种用于喷墨打印机的流体喷射盒，包括整体式盒本体，其包括打印头，所述打印头具有流体通路和多个喷墨喷嘴；墨贮存器，所述墨贮存器配置成保存墨；和可选择性刺穿的隔离机构，其将墨贮存器从打印头分离，以在刺穿隔离机构之前防止墨和打印头之间的接触。
11.根据权利要求10所述的流体喷射盒，其中，可选择性刺穿的隔离机构选自包括阀，可刺穿膜和刺穿机构的组。
12.根据权利要求11所述的流体喷射盒，还包括保持流体，所述保持流体在盒之内贮存器之外，在刺穿可选择性刺穿的隔离机构之后保持流体能被墨置换。
13.一种流体喷射盒，包括本体，所述本体具有打印头，所述打印头具有用于喷射流体的多个喷嘴；在本体内部的流体贮存器，所述流体贮存器配置成在操作流体喷射盒之前与打印头隔离地保存要喷出的流体；和用于刺穿流体贮存器的机构，以允许要喷出的流体流动到打印头。
14.根据权利要求13所述的流体喷射盒，其中，用于刺穿流体贮存器的机构选自包括阀、可刺穿膜和切割构件的组，可刺穿膜界定贮存器的至少一部分，切割构件能相对于膜移动，从而刺穿可刺穿膜。
15.根据权利要求13所述的流体喷射盒，还包括保持流体，所述保持流体被容纳在盒内贮存器以外，所述保持流体具有对打印头材料大致无害的物理和化学属性，在流体贮存器被刺穿之后保持流体能由要喷出的流体置换。
全文摘要
用于流体喷射装置的流体喷射盒包括具有多个流体喷射喷嘴的打印头；流体贮存器，所述流体贮存器配置成保存要从打印头喷出的流体；和可选择性刺穿的隔离机构，其将流体贮存器和打印头分离。
文档编号B41J2/175GK102245390SQ200880132359
公开日2011年11月16日 申请日期2008年10月15日 优先权日2008年10月15日
发明者B. 欧基达 D., S. 屈勒 D., 利贝斯金 J., R. 沃纳 W. 申请人:惠普开发有限公司