CN1414910A - 使喷墨盒具有通用主体结构的技术 - Google Patents
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Abstract
一种带有多个可用于单色或彩色用途的储墨腔室的通用喷墨盒主体。墨水流动路径的实现只需通过改变打印头到主体之间的具有粘结图案的密封结构。对于单色墨盒结构，所有储墨腔室中的墨水可在打印头中混合；对于彩色用途的情况，各种墨水可以直接流到打印头的不同部分。相同的墨盒主体结构可用于两墨盒或多墨盒的结构中。在突出结构件上形成多个从各个储墨腔室通到打印头固定区的墨水流道。密封结构用于将打印头固定到突出结构件并实现从储墨腔室到打印头喷嘴阵列的墨水通道。
Description
技术领域
本发明涉及下面共同待审的发明专利申请，各申请都是在2000年1月5日提交：序列号为、代理人档案号为10992263-1的由Ram Santhanam等人发明的题目为“Vent For An Ink-Jet Print Cartridge”的申请；序列号为＿＿、代理人档案号为10992259-1的由RamSanthanam等人发明的题目为“Ink-Jet Print Cartridge Having A LowProfile”的申请；序列号为＿＿、代理人档案号为10992261-1的由JunjiYamamoto等人发明的题目为“Horizontally Loadable Carriage For AnInk-Jet Printer”的申请；序列号为＿＿、代理人档案号为10992264-1的由Junji Yamamoto等人发明的题目为“Method and Apparatus ForHorizontally loading And Unloading An Ink-Jet Print Cartridge From ACartridge”的申请；序列号为＿＿、代理人档案号为10992260-1的由Ram Santhanam等人发明的题目为“Techniques For Adapting A SmallFrom Factor Ink-Jet Print Cartridge For Use In A Carriage Sized For ALarge Form Factor Cartridge”的申请；序列号为＿＿、代理人档案号为10001157-1的由James M.Osmus等人发明的题目为“Printer With ATwo Roller，Two Motor Paper Delivery System”的申请；序列号为＿＿、代理人档案号为10001167-1的由Keng Leong Ng等人发明的题目为“Low Heightt Inkjet Service Station”的申请；序列号为＿＿、代理人档案号为10001164-1的由Matt Shepherd等人发明的题目为“New Method Of Propelling An Inkjet Printer Carriage”的申请；发明序列号为＿＿、代理人档案号为10001462-1的由Ram Santhanam等人发明的题目为“Ink Jet Print cartridge”的申请；和序列号为＿＿、代理人档案号为10991277-1的由Ram Santhanam等人发明的题目为“Multiple Bit Matrix Configuration For Key-Latched Printheads”的申请；这些申请的全部内容参考引用于本文中。
背景技术
本发明涉及喷墨打印机墨盒，具体地，涉及将通用的墨盒主体用作多个墨盒的技术。
喷墨打印机现在因其打印功能而广泛用于个人计算机、传真机和其它的用途。这种打印机一般包括可更换的或半永久的打印墨盒，墨盒容纳储备的墨水和支承喷墨打印头。墨盒一般固定在打印机小车上，小车支撑一个或多个位于打印介质之上的墨盒并沿与介质通过打印机的方向横向的方向横行通过介质。通过连接到墨盒外侧的柔性接线线路与打印头实现电连接。各个打印头包括许多个在基板和喷嘴板上形成的微小喷嘴，微小喷嘴可以通过施加到互连片上的电信号选择性地激发以可控的方式喷射墨水到打印介质。
为了得到精确的打印质量，各个可取下的墨盒包括与对应的小车表面相接合的基准面，当插入小车时可以精确地定位墨盒。通过这种方式，当墨盒的墨水储备用尽时，可以用新的墨盒来更换，新墨盒的打印头将相对小车精确地定位。
一般对彩色和单色的喷墨墨盒采用不同的墨盒主体，不同的主体带来设计和加工的费用。彩色墨盒具有通用和稠密的喷墨溶液，但是除非使用者打印耗费的所有颜色数量相同，则当一次性的墨盒中任何一种颜色用光，全部墨水都丢弃。
能够最佳地满足消费者各种颜色消耗的另一方法是设置一个个独立单一墨盒或单一喷墨储备。
这些方案的产品通常体积较大并对多种部件的开发、加工、储存等等都有要求。这样就导致采用不同的生产工艺，甚至整个完全不同的装配线，来制造这些不同的墨盒。
因此，提出一种使通用的墨盒主体具有多种用途的技术是现有技术的进步。
发明内容
介绍一种带有多个储墨腔室的通用喷墨盒主体，其可以应用于单色或彩色用途。仅通过改变打印头和主体间“篮状结构”(粘接剂图案)就可实现墨水流道。这样就允许所有或一些存储槽中的墨水在打印头进行混合，或各种墨水可以引导流到打印头的不同部分。
根据本发明的另一方面，介绍了一种方法来制造喷墨打印机墨盒，其包括：
提供带有多个腔室的墨盒主体，各个所述腔室用于容纳分开的储备墨水，各个所述腔室设有出口，所述主体还包括从出口到打印头固定区的隔离的墨水流道；
选择多种墨盒结构中的一种；
根据所选择的墨盒结构，完成在所述各个墨水流道和所述打印头固定区之间的墨水流道结构，这确定了各个墨水流道是否仍与其它墨水流道隔离，或者是否允许与一个或多个所述其它墨水流道相结合；和将喷墨打印头固定到所述固定区。
附图说明
本发明的这些和其它特征及其优点将通过下面对示例性实施例的详细介绍并参考附图有更清楚的了解，其中：
图1是根据本发明的通用喷墨打印机墨盒的部分剖开和分解立体图；
图2是沿图1的剖面2-2的剖视图；
图3是图1的墨盒主体的底视图，显示了突出结构件的特征；
图4是与突出结构件凹槽相距一距离的打印头模的分解示意图；
图5、6和7显示了三个不同的连接打印头到突出件的粘接剂的示例性图案；图8是单色打印头的示意图。
具体实施方式
在图1-3中显示了实施本发明的喷墨墨盒20。墨盒的外部结构包括具有多个腔室的主体30、顶盖40和突出结构件50。在此示例性实施例中，各个部件30、40和50是塑料制成的整体模制件，如注射模制的聚砜树脂、聚对苯二甲酸乙二醇脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯和其它的聚合物，这些材料中还充填了或未充填玻璃或其它材料。顶盖40在装配期间，即通过超声波焊接、粘结剂或其它粘接技术，连接到主体30。顶盖在前面的题为“Vent For An ink-Jet PrintCartridge”d的共同申请中有更全面的介绍。类似地，突出结构件50在装配期间使用类似的技术连接到主体的底部。
主体30具有直线的断面，带有相对的长侧壁32A、32B，端壁32C、32D和底部32E。内部的间隔壁34A，34B在侧壁32A和32B之间横跨主体的内部，在本实施例中，将主体30的内部空间分成三个腔室36A、36B和36C。当然，腔室的特定数目可以多于或少于三个。底部32E上形成分开的开口38A、38B和38C，提供了从各个腔室36A、36B和36C流到突出结构件50的墨水流道。
在这个示例性实施例的装配期间，压缩泡沫材料分别插入各个腔室36A、36B和36C中，通过毛细作用对墨水形成负压，可防止墨水从打印头淌出。泡沫用于这个目的在所属技术领域是众所周知的。
突出结构件50包括各内部墨水通道52A、52B和52C，当部件50安装到主体30时，各内部墨水通道从各个开口38A、38B和38C连通到位于突出结构件的槽面上的各个出口或开口64A、64B和64C。形成的通道要使得当墨盒固定在打印小车上进行打印时各个通道的底面稍微向下倾斜，这样各通道的液体墨水中的任何气泡能够从打印头离开。各个通道是通过从槽面向上突起高度足够连接到主体底面32E的底表面的通道壁来形成。因此为了防止墨水从主体的一个腔室泄漏到通道的外面，在突出结构件50和主体30连接期间要形成墨水密封，使各个通道壁的顶面连接到主体的底表面。这可以通过超声波焊接、粘结剂或其它适当的粘接技术和工艺来实现。输送墨水的通道通过连接工艺密封到主体上。
图2显示了主体腔室36A、36B和36C，主体底面上形成的开口38A、38B和38C和通道52A、52B和52C的相关位置。
图3和4显示突出结构件50的底面并显示出表面58上设有浅槽或凹进部分60。装配时浅槽60容纳打印头基底80(见图4)。在示例性实施例中，浅槽的深度是0.6mm，当然这要取决于特定的打印头基体特征进行变化。浅槽的各个角还分别形成了支脚结构62，支脚结构形成了基准面，可相对突出结构件50精确地定位基底。固定基底80要使得基底面对的表面接触到四个基准62。
图3和4还显示了在突出结构件上通道52A、52B和52C和浅槽60之间形成的各个开口64A、64B和64C，这些开口提供了穿过表面58的流通通道。因此，表面58和通道提供了阻挡结构，可保证墨水从主体腔室流入突出结构件的内部。然而，在突出结构件外部的浅槽60中，突出结构件本身不会防止墨水混合。
开口64A、64B和64C是扇形的开口，带有两个平侧边和相连的弧形部分。开口的位置要使得各个开口的平侧边临近另一个开口的平侧边。这种结构提供了最大的穿过开口的流动区。同时还允许突出结构件材料在开口之间有合理的面积以便施加粘结剂。
根据本发明的另一方面，在浅槽的底面60A(见图4)和打印头的基底之间设置了连接基底和浅槽底面的密封结构，并形成了密封图案或篮状图案，图案取决于要制造的打印墨盒的类型。各个打印头基底80上已经形成包括一个或多个喷嘴阵列的喷嘴阵列结构。例如，图4中显示的基底带有三个喷嘴阵列80A、80B和80C，各包括一列或多列喷嘴。通过围绕各个或各组开口64A到64C建立隔离，可以选择各个腔室32A到32C的墨水是否直接流到一个喷嘴阵列或是与其它腔室的墨水混合。
在图5到7中显示了密封结构的特点，显示出不同的篮状或粘结剂结构的图案。图5显示了纽结形成饼干状的密封形式，其中各开口64A到64C具有各自的围绕开口形成的阻挡结构部分90A到90C。阻挡结构使各个开口与其它开口隔离，可防止在浅槽区域出现颜色混合。阻挡结构可以用于引导不同颜色的墨水流到不同的喷嘴阵列80A到80C。
图6显示了阻挡结构92，该阻挡结构包括围绕全部三个开口64A到64C的单个阻挡结构部分。这种阻挡结构允许来自三个腔室的墨水在浅槽区域混合，所以可用于单色打印墨盒结构。在这个示例中，基底可以只有一个喷嘴阵列，或者可以采用与图5中的阻挡结构所用的喷嘴阵列相同的喷嘴阵列，三个喷嘴阵列使用相同的颜色。
图7显示了阻挡结构94，该阻挡结构形成两个次阻挡结构94A、和94B。次阻挡结构94A只是围绕开口64A，所以将腔室32A的墨水与其它腔室的墨水隔离开。次阻挡结构94B足够大可以围绕两个开口64B和64C所以允许腔室32B和32C的墨水在浅槽区域混合。阻挡结构94可用于两种颜色的打印墨盒，其中相同颜色如黑色墨水容纳在腔室32B和32C，不同颜色的墨水容纳在腔室32A。该实施例中的基底80包括至少两个喷嘴阵列，一个位于次阻挡结构94B之上，另一个位于次阻挡结构94A之上。
典型的适合于制作阻挡结构90到94的粘结剂包括热固性环氧树脂，通过自动操作工具上的一个针管或一排针管进行施加。一个针管或一排针管固定在分配头上，分配头通过视觉协助的自动操作工具进行高精度的定位。当使用一个针管时，针管沿移动路径移动分配一滴粘结剂或间断的液体或半液体的粘结剂的液滴来形成阻挡结构。当使用一排针管时，针管位于阻挡结构上，分配粘结剂材料只需工具头部的一次移动。在分配粘结剂之后，打印头基底位于浅槽中，基底的底表面与粘结剂接触。在这个示例性实施例中粘结剂其后通过加热进行固化。
根据本发明一个方面的通用墨盒主体只需一套工具、一条加工生产线和一套部件就可具有多种用途。例如，根据本发明的一个方面，图1和2所示的三个储墨腔室的主体可以通过许多相同部件和加工过程制造出多种不同的墨盒。一种墨盒变型包括三色，青色(C)、红紫色(M)、和黄色(Y)，使用了图5所示的密封结构。图5所示的密封结构早已专用于带有三色打印头的三色墨盒。另一种墨盒变型是全黑色(K)，其所有三个储墨腔室都用黑墨水，使用了图6所示的密封结构。第三种变型是带有两个储墨腔室的黑墨水和第三个腔室是作为点色(spot color)的蓝色的三腔室墨盒，使用了图7所示的密封结构。
本发明并不限于使用如图4所示的多个喷嘴阵列打印头。图6的密封结构适合于单色打印头，如图8所示的带有单一喷嘴阵列80D的打印头80`。在这种情况下，密封结构92将从主体的所有腔室输送墨水到喷嘴阵列。
可以理解打印机应当清楚哪种类型的墨盒固定在打印机上，即对所显示的示例，墨盒是单色的，三色的还是双色的。根据墨盒类型打印机的驱动器将发出适当的驱动信号给墨盒。这可以通过使用者手动命令打印机来实现，也可通过打印机软件、或通过安装墨盒时打印机自动读出墨盒类型，即读出储存在墨盒的墨盒类型数据。供打印机读出的墨盒编码信息在所属技术领域是众所周知的。
根据本发明的另一方面，通用的主体还具有平衡颜色的灵活性以满足市场的需要，而无须重新设计墨盒和相应的制造设备和工艺，其包括适应不同部件的处理材料的工艺步骤。例如，带有四个腔室主体的黑色和红色墨盒可以在使用后进行调整实现黑色和红色的最佳平衡。具有这种适应性可以通过使设计脱离颜色平衡用法的研究和评估而加快设计周期。利用传统方法进行储墨腔室使用后的重新设计将涉及大部分的墨水输送系统和带来非常高的代价(例如，对于示例性实施例，要求新顶盖、顶盖焊接、新泡沫、新泡沫充填工艺、新突出结构件和突出结构件焊接工艺)。
为了说明本发明这个特征，考虑下面的平衡四个腔室的黑色和红色墨盒以进行收据打印的示例。假定初始设计中心设想使用80％黑色和20％红色。对于这个设想，设计将采用三个黑色储墨腔室和一个红色储墨腔室。由于客户使用颜色的能力超乎预计，实际使用的墨水后来确定为接近50％黑色和50％红色。这将导致黑色墨水的浪费，因为红色墨水将在黑色墨水用光之前消耗完。现在的解决方法是两个腔室充填黑色墨水，两个充填红色墨水，同时改进密封结构。这种平衡的灵活性消除了设计和制造两个不同墨盒主体的必要性。
在一个可供选择的实施例中，分开的突出结构件可用于重新分配浅槽区域上游的墨水流。这时，突出结构件通过移去隔离墨水的通道的小面积材料来改变图2所示的完全分隔状况。例如，可以去除壁部分52A2(见图2)以允许墨水在通道52A和52B之间混合流动。可以去除壁部分52B2以允许墨水在通道52B和52C之间混合流动。可以去除壁部分52C2以允许墨水在通道52A和52C之间混合流动。对于这个可选择的实施例，密封结构图案90(见图5)可以用于所有的突出结构件的变化。
应当知道上面介绍的实施例仅仅是说明某个代表本发明原理的可能的特定实施例。在不脱离本发明的范围和精神实质的情况下，所属技术领域的技术人员根据这些原理可以容易地进行其它的配置和改进。
Claims (17)
1.一种制造喷墨打印机墨盒的方法，包括：
提供带有多个腔室的墨盒主体，各个所述腔室用于容纳分开储备的墨水，各个所述腔室设有出口，所述主体还包括从出口到打印头固定区的隔离的墨水流道；
选择多种墨盒结构中的一种；
根据所选择的墨盒结构，完成所述各个墨水流道和所述打印头固定区之间的墨水流道结构，这将确定各个墨水流道是否仍与其它墨水流道隔离，或者是否允许与一个或多个所述其它墨水流道相结合；和
将喷墨打印头固定到所述固定区。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个墨盒结构包括第一结构，其中各墨水流道与其它墨水流道是隔离的，所述打印头包括多个喷嘴阵列；
所述完成墨水流道结构的步骤包括设置从各个所述出口通到对应的喷嘴阵列的隔离的流道。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个墨盒结构包括墨水混合结构，其中从至少两个腔室流出的墨水可以在所述打印头的上游混合；
所述完成墨水流道结构的步骤包括设置一系列墨水流道，这些流道允许所述一系列流道中的墨水在所述打印头上游混合。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述墨水混合结构包括从一个所述出口通到所述打印头的隔离的喷嘴阵列区的隔离的墨水流道，所述一系列墨水流道允许混合的墨水流到所述打印头的第二喷嘴阵列区；
所述完成墨水流道结构的步骤还包括设置从所述一个出口通到所述隔离的喷嘴阵列区的所述隔离的墨水流道。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述完成墨水流道结构的步骤包括利用打印头固定粘结剂在所述打印头固定区形成密封结构，所述结构决定了从任一所述腔室流出的墨水是否可以与其它腔室流出的墨水混合；所述固定打印头的步骤包括使所述打印头与所述密封结构接触。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂是热固性粘结剂，可在液态或半液态使用，可在所述固定步骤通过加热固化成固态。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述墨盒主体包括腔室结构和形成所述各个墨水流道的分开的突出结构件，其中各结构由不同的突出结构件形成，其中所述完成墨水流道结构的步骤包括将从不同的突出结构件中选出的一个连接到所述腔室结构。
9.一种制造喷墨打印机的墨盒的方法，包括：
提供带有多个腔室的墨盒主体，所述腔室用于容纳提供的墨水，各个所述腔室设有通到共用的增压空间的出口，各个所述出口在与其它出口空间上分隔开的增压区终止；
施加液体的粘结剂到所述增压空间的图案式样上，所选择的图案提供了分隔机构以连接至少一些所述出口增压区；
将带有喷嘴阵列图案的打印头结构固定到所述增压区上，使所述打印头结构的表面与所述粘结剂图案接触；
使所述粘结剂固化到基本固态，这样可将所述打印头粘接到所述主体，其中所述分隔结构允许从至少两个所述出口流出的墨水互相进行混合。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述多个腔室包括至少三个腔室，其中在两个所述腔室储备的墨水是相同颜色，在所述第三个腔室储备的墨水是不同的颜色，其中所述分隔结构允许容纳相同颜色墨水的所述腔室之间进行墨水混合。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述墨盒主体结构包括形成了所述多个腔室的墨盒主体和形成了所述增压区和多个形成连接所述增压区和各个所述腔室的出口之间的墨水通道的突出结构件，其中所述各个墨水通道与其它的墨水通道是隔离的。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括选择所述图案的步骤，所述粘结剂施加到所述图案以确定特定的墨水混合结构。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粘结剂是热固性粘结剂，其中所述允许粘结剂固化成固态的步骤包括对所述打印头结构加热。
14.一种喷墨打印机墨盒，包括：
带有多个腔室的墨盒主体，各所述腔室用于容纳储备的墨水，各所述腔室设有通到共用增压空间的出口，各个所述出口在与空间上其它出口分隔开的增压区终止；
具有喷嘴阵列图案的打印头结构，所述打印头结构固定在所述增压区之上；
固定在所述打印头结构和形成所述增压空间的主体表面之间的篮状结构，所述篮状结构提供了在所述墨盒主体和所述打印头之间墨水密封，和连接至少两个出口增压区的分隔结构，允许容纳在至少两个对应的墨水腔室中的墨水互相进行混合。
15.根据权利要求14所述的墨盒，其特征在于，所述多个腔室包括至少三个腔室，其中在两个所述腔室储备的墨水是相同颜色，在所述第三个腔室储备的墨水是不同颜色，其中所述篮状结构允许容纳相同颜色墨水的所述腔室之间进行墨水混合。
16.根据权利要求14所述的墨盒，其特征在于，所述墨盒主体结构包括形成了所述多个腔室的墨盒主体和形成了所述增压区和多个连接所述增压区和各个所述腔室出口之间的墨水通道的突出结构件，其中所述各个墨水通道与其它的墨水通道是隔离的。
17.根据权利要求14所述的墨盒，其特征在于，所述篮状结构由粘结剂材料形成。
18.一种带有多个单色或彩色用途的储墨腔室的通用喷墨盒主体，所述主体包括通过粘结剂材料固定打印头的打印头固定区域，其中在各个储墨腔室和打印头之间的墨水流动路径可仅仅通过改变打印头到主体的粘结图案来实现，允许一些或全部的储墨腔室中的墨水在所述打印头固定区进行混合，或允许所述各种墨水直接流到所述打印头的不同部分，因此允许所述通用墨盒主体用于多种墨盒结构。
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