專利名稱：用于微流體應(yīng)用的消耗品供給部件、流體貯存器及再循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
用于微流體應(yīng)用的消耗品供給部件、流體貯存器及再循環(huán)系統(tǒng)發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明涉及微流體應(yīng)用，例如噴墨印刷。更具體地，盡管不排他地，但本發(fā)明涉及貫穿成像設(shè)備的流體再循環(huán)。消耗品供給部件(consumable supply item)和流體忙存器有助于某些設(shè)計(jì)。
發(fā)明背景
利用微流體工藝印刷圖像的技術(shù)已相對(duì)地眾所周知。一次性或(半)永久性的噴射頭已經(jīng)獲得本地或遠(yuǎn)程的流體(例如，油墨)供給。流體利用與將被打印的圖像相一致的像素的模式從噴射區(qū)噴射至印刷媒介。
為了準(zhǔn)備噴射頭以備使用，制造商在裝運(yùn)前于工廠填裝一次性墨盒。另一方面， (半)永久性的噴射頭在使用于成像設(shè)備的內(nèi)部時(shí)被填裝。真空使流體從供給部件吸出并將其輸送至噴射頭的各個(gè)噴嘴上。在操作接近完成時(shí)，多余的流體從噴嘴上溢出。耗損的流體量成比例地對(duì)應(yīng)于噴嘴的數(shù)量。
在建立了填裝之后，系統(tǒng)存在以保持貫穿整個(gè)成像設(shè)備的背壓。在低成本的系統(tǒng)或那些具有低頁(yè)面輸出的系統(tǒng)中，通常通過(guò)將泡沫海綿、氈件、可擴(kuò)展的呼吸器或其他類似的設(shè)備直接地插入流體供給件來(lái)控制背壓。在更昂貴的系統(tǒng)和那些具有較高的頁(yè)面輸出的系統(tǒng)中，常規(guī)地通過(guò)相對(duì)于供給件中一定體積的流體而固定噴射頭的高度來(lái)保持背壓。當(dāng)流體體積變化時(shí)，供給件的高度需要向上或向下調(diào)整。由于這通常是不能實(shí)行的，或不精確的，因此背壓在供給件的使用期內(nèi)是允許變化的。然而，可變的壓力將不利地影響成像性倉(cāng)泛。
全頁(yè)成像(page wide imaging)設(shè)備僅加劇了上述問(wèn)題。由于全頁(yè)設(shè)備具有跨越印刷媒介整體寬度的噴嘴，因此在填裝操作期間所耗損的流體量明顯大于具有僅跨越大約一英寸長(zhǎng)的較短長(zhǎng)度或更短長(zhǎng)度的掃描型頭(scanning style head)所耗損的流體量。全頁(yè)設(shè)備的供給部件中的流體體積需求也通常大于那些掃描頭的流體體積需求。由于較高的供給箱是正常的標(biāo)準(zhǔn)，因此全頁(yè)設(shè)備中的背壓變化得更大，這導(dǎo)致了性能挑戰(zhàn)。
流體能夠通過(guò)重力進(jìn)給系統(tǒng)或泵送系統(tǒng)而從供給部件流向噴射頭。每一種都有其自身獨(dú)有的一堆問(wèn)題。重力進(jìn)給需要成像設(shè)備中的供給部件被高架定位，因而增大了設(shè)備的尺寸并限制了供給部件安置的位置。在流體管道和其他位置中的氣閘也很普遍，這造成了成像失敗，因?yàn)樾枰銐蛄康牧黧w。另一方面，由于被引導(dǎo)貫穿整個(gè)成像設(shè)備的多種顏色的流體各自需要一個(gè)專用泵，因此泵送系統(tǒng)增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性?？蛇x擇地，如果僅單一的泵由多個(gè)顏色通道使用，那么復(fù)雜的離合器是必要的。重力進(jìn)給系統(tǒng)和泵送系統(tǒng)兩者都需要大量的傳感器和控制裝置，以唯一地監(jiān)測(cè)并調(diào)整其流體流動(dòng)的類型。重力系統(tǒng)需要浮體 (float)和閥，或類似物。泵送系統(tǒng)需要壓力監(jiān)測(cè)及反饋設(shè)備，等等。
供給部件通常貯有以染料為基礎(chǔ)的油墨或以顏料為基礎(chǔ)的油墨。染料油墨通常廉價(jià)并具有廣泛的色彩覆蓋范圍。顏料油墨一般更昂貴些，但是其具有更長(zhǎng)的檔案印刷壽命和更高的色彩穩(wěn)定性。不幸地，顏料油墨也已知會(huì)隨時(shí)間而向下沉淀，使得靠近容器底部的濃度大而靠近頂部的濃度小。當(dāng)印刷時(shí)，最先從底部吸入的油墨導(dǎo)致過(guò)深的印刷顏色，而后期吸入的油墨導(dǎo)致過(guò)淺的印刷顏色。這些變化往往導(dǎo)致不可接受的可見(jiàn)的缺陷。當(dāng)大顆粒在具有嚴(yán)苛的流體流動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的微米尺寸的通道中堆積到一起時(shí)，前者還有可能堵塞噴射頭噴嘴。
為了克服沉淀問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)引入了機(jī)械攪拌棒和其他的攪拌構(gòu)件，以使得在使用之前和期間攪動(dòng)油墨并混合沉積物。雖然名義上是有效的，但該方法導(dǎo)致昂貴/復(fù)雜的制造并且在使用期間需要原動(dòng)力以將攪拌體設(shè)置成活動(dòng)狀態(tài)。這種技術(shù)還具有被提高至適度地高于容器底板高度的流體退出端口(fluid exit port)。雖然這避免了向成像設(shè)備供給具有過(guò)于濃密的濃度的油墨，但當(dāng)所需要體積的油墨靜止于容器最低表面上的退出端口下面時(shí)，其阻止了充分利用容器的內(nèi)容物。還有其他的一些設(shè)計(jì)既考慮了攪拌構(gòu)件又考慮了提高的退出端口。這僅僅加重了所注意到的問(wèn)題。
因此，在本技術(shù)中存在一種需求改善成像設(shè)備中的流動(dòng)控制，特別是在跨越頁(yè)面寬度或更長(zhǎng)的過(guò)長(zhǎng)設(shè)備中。這種需求不僅擴(kuò)展到更好地控制背壓，而且擴(kuò)展到消除浪費(fèi)行為。避免人為地限制流體結(jié)構(gòu)的尺寸、間距和定位更進(jìn)一步地被認(rèn)知為是消除設(shè)計(jì)復(fù)雜性的需要。當(dāng)在容器的使用期內(nèi)輸送均勻濃度的油墨時(shí)，同時(shí)還存在向成像設(shè)備供給容器中的全部油墨的需求。在制定解決方案時(shí)，還尋求額外的效益和選擇。發(fā)明內(nèi)容
上述提及的及其他的問(wèn)題通過(guò)成像設(shè)備的流體再循環(huán)系統(tǒng)中的消耗品供給部件和中間貯存器來(lái)解決。
一種用于成像設(shè)備的消耗品供給部件存放最初體積的或可再填充體積的油墨。其殼體界定內(nèi)部和外部。內(nèi)部容納油墨，同時(shí)油墨退出端口和油墨返回端口界定穿過(guò)殼體的開(kāi)口，以使內(nèi)部流體地連通至成像設(shè)備和使內(nèi)部從成像設(shè)備流體地連通。油墨返回端口的開(kāi)口在尺寸上大于油墨退出端口的開(kāi)口。這種設(shè)計(jì)減慢了流體向殼體的返回，以使流體中的氣泡或起泡性減到最少。
在使用期間，殼體被定向成沿著重力方向朝向內(nèi)部的底表面損耗一定體積的油墨，該一定體積的油墨被阻止而不能占據(jù)內(nèi)部的底表面的下方。位于內(nèi)部下方的殼體區(qū)段容納油墨退出端口的一部分，以使退出端口的開(kāi)口的底部與底表面大體上水平對(duì)齊。這允許全部的所述一定體積的油墨從內(nèi)部流通至成像設(shè)備，在不使所述一定體積的油墨在油墨退出端口的開(kāi)口下方擱淺。模塊化部件、殼體上的端口的布置、優(yōu)選的端口尺寸、通氣口以及用于防止流體泄漏的端口封堵布置限定了其他的實(shí)施方案，等等。
在成像設(shè)備中，存在用于多種顏色流體(例如，藍(lán)綠色、品紅色、黃色和黑色)的多種不同的供給部件。多個(gè)通道使帶顏色的流體在供給部件容器和噴射頭的噴嘴之間流通。 然而，單一的泵使全部流體在成像設(shè)備中維持流動(dòng)。如此來(lái)實(shí)施，還沒(méi)有復(fù)雜的控制系統(tǒng)、 離合器、反饋傳感器或其他類似的控制機(jī)構(gòu)。當(dāng)油墨再循環(huán)返回至殼體時(shí)，泵的作用實(shí)現(xiàn)攪拌容器中的流體。以顏料為基礎(chǔ)油墨中的沉積物被徹底地混合。這種設(shè)計(jì)克服了在靜止?fàn)顟B(tài)期間沉淀。其改善了常規(guī)的具有機(jī)械攪拌棒和其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。其限制了沉淀在容器底部的顆粒的夾帶。
一種流體貯存器被中間地布置在供給部件和噴射頭之間。該貯存器針對(duì)成像設(shè)備中的每一個(gè)顏色通道設(shè)置背壓。該貯存器還臨時(shí)地儲(chǔ)存等候送回至供給容器的溢出流體。
詳細(xì)地，每個(gè)貯存器都具有第一入口和第一出口，第一入口和第一出口連接至各自的帶顏色的供給部件。第二入口和第二出口連接至噴射頭。貯存器具有兩個(gè)區(qū)段背壓區(qū)，其成三部分地連接至來(lái)自供給容器的第一入口以及連通于噴射頭的第二入口和第二出口中的每一個(gè)；和溢流區(qū)，其僅連接至供給部件的油墨返回端口。壁將貯存器中的兩個(gè)區(qū)段分隔開(kāi)。當(dāng)油墨從供給部件流進(jìn)貯存器時(shí)，其填充背壓區(qū)。最終，流體上升至高于分隔壁的高度并溢入到溢流區(qū)中。這種操作類似于水壩。其避免了使用浮體或閥。一旦在溢流區(qū)中， 溢入的流體便能夠即期返回至油墨供給部件。當(dāng)四個(gè)流體通道根據(jù)單一的泵的作用而操作時(shí)，各貯存器中的流體能夠位于不同的高度處。在使用期間，當(dāng)泵操作時(shí)，未充滿的貯存器能夠被填充，而充滿的貯存器能夠同時(shí)地使流體返回至其供給容器。然而，流體不會(huì)從界定貯存器邊界的壁溢出，這是因?yàn)橘A存器中的分隔壁具有的高度小于貯存器中的界定貯存器容量的外壁的高度。貯存器可以包括各種過(guò)濾器、立管、配件或在流體力學(xué)上有益的其他結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)消除了對(duì)供給部件容器的高度限制。還允許機(jī)械內(nèi)的供給部件的靈活安置。
這些和其他的實(shí)施方式將在以下描述中提出。其優(yōu)點(diǎn)和特征對(duì)熟練的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是容易地顯而易見(jiàn)。權(quán)利要求提出了具體的限制。


附圖被并入且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，其圖示了本發(fā)明的多個(gè)方面，并結(jié)合用于解釋本發(fā)明原理的描述。在圖中
圖I是依據(jù)本發(fā)明的消耗品供給部件的圖解視圖2是在成像設(shè)備中的流體循環(huán)系統(tǒng)的圖解視圖，該成像設(shè)備包括消耗品供給部件和流體貯存器；
圖3A和圖3B是在成像設(shè)備中的流體貯存器及部署的視圖；以及
圖4A-4D是在供給部件殼體上的有代表性的端口位置的圖解視圖。具體實(shí)施方式

在下面的詳細(xì)描述中，參照了附圖，附圖中相同的數(shù)字代表相同的細(xì)節(jié)。充分詳細(xì)地描述了實(shí)施方式，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。應(yīng)該理解，可以利用其他的實(shí)施方式，并且可以做出過(guò)程、電和機(jī)械上的變化等等，而不偏離本發(fā)明的范圍。因此，以下的詳細(xì)描述不應(yīng)被理解為限制的意義，且本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求及其等同物限定。 依據(jù)本發(fā)明的特征，方法和裝備包括用于微流體應(yīng)用的再循環(huán)系統(tǒng)，例如使油墨貫穿整個(gè)噴墨打印機(jī)成像設(shè)備循環(huán)流通的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于向該系統(tǒng)提供最初量的或可再填充量的流體的容器，還包括被中間地定位在供給部件容器和油墨噴射頭之間的貯存器。
參照?qǐng)D1，用于在成像設(shè)備中使用的供給部件10包括殼體12，殼體12界定內(nèi)部14。供給部件10貯有最初供給的或可再填充供給的油墨16。油墨是多種水性油墨中的任意一種，諸如基于染料或顏料配方的油墨。油墨也具有多種顏色的特點(diǎn)，所述顏色如藍(lán)綠色、品紅色、黃色、黑色等等。油墨被用于不同的應(yīng)用中，如噴墨印刷、醫(yī)療成像、形成電路跟細(xì)寸寸。
在使用期間，一定體積的油墨沿重力方向G朝向殼體的內(nèi)部的底表面18向下?lián)p耗。底表面大體上是平坦或傾斜的。其將流體引向殼體的一個(gè)端部25，油墨可以從該端部朝向成像設(shè)備被汲取。油墨通過(guò)退出端口 20從殼體流出至成像設(shè)備。油墨通過(guò)返回端口 22從成像設(shè)備流回至殼體。
這些端口是多種端口中的任意一種，但是具有帶有內(nèi)球26和彈簧28的圓柱形管 24的特點(diǎn)。其各自與來(lái)自成像設(shè)備的隔膜針(upturn needle) 30緊密配合。根據(jù)使用者的動(dòng)作將針插入端口中。針和端口相對(duì)于彼此被推動(dòng)以克服彈簧的偏置，且球向后滑動(dòng)。一旦針充分地插入，端口和針中的開(kāi)口 32、34便連通，且流體通道在殼體的內(nèi)部14和針之間打開(kāi)。然后，流體穿過(guò)針流退出端口 20并視情況而定返回至端口 22?？稍诒驹O(shè)計(jì)中采用密封件、環(huán)、擋板(bezel)、墊圈和隔膜(septum)、或類似物，以防止泄漏。其他的流體連通通道也包含在本設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，如用于在不使用時(shí)封閉端口并將流體保持在殼體內(nèi)部中的可選擇的封堵結(jié)構(gòu)。
殼體是用于存放油墨的多種容器中的任意一種。其材料可以包括玻璃、塑料、金屬等等。其可以是可回收的或不可回收的。其可以具有簡(jiǎn)單性或復(fù)雜性。生產(chǎn)這種殼體的技術(shù)也是可變的?？梢栽O(shè)想吹塑法、注塑成型等。也可以設(shè)想焊接、熱打樁(heat-staking)、 粘合、用工具加工(tooling)等。除了確定殼體的船運(yùn)、儲(chǔ)存、使用等條件之外,選擇殼體材料并設(shè)計(jì)生產(chǎn)還包括集中于另外的標(biāo)準(zhǔn)，如成本、易于實(shí)施、耐用性、泄漏以及許多其他項(xiàng)。
殼體的形狀是多變的。在一個(gè)實(shí)施方式中，形狀由待容納的流體量和良好的工程實(shí)踐決定，所述工程實(shí)踐諸如對(duì)于殼體被使用于的較大的成像環(huán)境的考慮。在給定的設(shè)計(jì)中，殼體大體上是圓柱形或矩形的，并垂直地直立安放。其在界定大約500ml容量的容器中存放有大約450ml量級(jí)體積的油墨。其具有大約120mm的高度。在具有相同的高度的較小的設(shè)計(jì)中，在大約180-190ml的容量中油墨體積為大約150ml。殼體的壁具有厚度“t”并且大體上在大約的全部殼體上是相同的。壁是足夠厚的以在整個(gè)使用壽命期間保持殼體的形狀。壁是堅(jiān)硬的以防止彎曲、傾斜等。然而，壁沒(méi)有被限定，使得材料被過(guò)度耗損。厚度范圍從大約I. 50mm變化至大約2. Omm0壁也可以在一個(gè)制造實(shí)例中形成為一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)或形成為由個(gè)體零件裝配在一起的組件。后者設(shè)想了模塊化的構(gòu)建。
在一個(gè)實(shí)施方式中，前件40支撐垂直對(duì)齊的油墨退出端口 20和返回端口 22兩者。其將油墨退出端口 20和返回端口 22以距離“d”保持成一個(gè)在另一個(gè)的上方，距離“d” 與成像設(shè)備的針之間的間隔距離相匹配。在與殼體的壁的構(gòu)建分離的制造實(shí)例中，端口嵌入穿過(guò)前件。在構(gòu)建壁之后，前件例如通過(guò)在接頭42處焊接而連接至壁。針對(duì)不同的成像應(yīng)用，模塊化能夠?qū)崿F(xiàn)殼體容積上的可變性，但是不使制造復(fù)雜化。也就是說(shuō)，前件40可以被一致地制定尺寸和成形，以匹配成像設(shè)備的流體配件。同時(shí)，可以僅通過(guò)將前件附接至殼體的壁，而將前件裝配在大的或小的容器上。由于其構(gòu)建比殼體壁的構(gòu)建更復(fù)雜，因此復(fù)雜的制造與簡(jiǎn)單的制造分離開(kāi)。(例如，與簡(jiǎn)單地模塑成形壁相比，前件的構(gòu)建包括形成前件、 為端口設(shè)置開(kāi)口 46、48以及附接/插入管、球、彈簧等)。這使得殼體壁的尺寸能夠根據(jù)需求的指示而變化，但是整體的制造僅根據(jù)制造不同尺寸的壁所必需的量來(lái)改變。前件、端口及工具的構(gòu)建從一個(gè)產(chǎn)品至下一個(gè)產(chǎn)品保持一致。這樣節(jié)省了成本，同時(shí)允許多種不同地被制定尺寸的廣品。
在模塊化設(shè)計(jì)或一體設(shè)計(jì)中，殼體將其油墨退出端口和返回端口布置為一個(gè)在另一個(gè)的上方。返回端口高于油墨退出端口，并且與油墨退出端口的開(kāi)口相比具有穿過(guò)殼體CN 102529398 A的厚度的較大的橫截面的開(kāi)口。在一個(gè)實(shí)施方式中，返回端口的尺寸約為退出端口的尺寸的I. 2倍，或更大。在另一個(gè)實(shí)施方式中，返回端口的尺寸約為退出端口的尺寸的2. 0倍， 或更大。退出端口的開(kāi)口的實(shí)際直徑約為I. 0-4. 0_，而返回端口的開(kāi)口的實(shí)際直徑約為 2. 0-8. 0mm。
端口的尺寸和位置的不同促進(jìn)了某些優(yōu)勢(shì)。其一，較大的返回端口意味著一定體積的油墨從成像設(shè)備返回至殼體內(nèi)的速度將放慢。當(dāng)油墨落滴(ink fall)48從返回端口向下地下落至容器中的流體的當(dāng)前填充液位50時(shí)，放慢的速度使容器中的油墨起泡性或氣泡活動(dòng)性減到最小。較少的氣泡還轉(zhuǎn)變?yōu)閺耐顺龆丝诹骰刂脸上裨O(shè)備的更加一致性的油墨。較少的氣泡非常有助于油墨液位檢測(cè)的準(zhǔn)確性。在那些具有液位檢測(cè)器的設(shè)計(jì)中，空氣不會(huì)將氣泡的頂端推動(dòng)至高于當(dāng)前的填充液位50。其二，較大的返回端口可有助于制造商組裝供給部件。利用一個(gè)端口大于另一個(gè)端口，在設(shè)備的構(gòu)建期間，人員或裝配機(jī)能夠可視地且容易地辨別零件以供選擇。一旦被構(gòu)建，尺寸上的不同也有助于利用頂部上的較大端口來(lái)將前件適當(dāng)?shù)囟ㄏ蛟跉んw壁上。不同的端口的顏色編碼可以額外地用于幫助零件選擇和定向。其三，當(dāng)使用大端口時(shí)，縮短了將油墨填充到容器中的時(shí)間。據(jù)估計(jì)，采用了返回端口的填充將比沒(méi)有返回端口的填充節(jié)省約三分之一的時(shí)間。其四，從殼體吸入油墨和通過(guò)退出端口將油墨返回將使顏料油墨保持被攪拌，從而克服了沉淀問(wèn)題。其向成像設(shè)備的輸送在組分上被保持一致。
在一實(shí)施方式中，這兩個(gè)沿著殼體的端口還盡可能切實(shí)可行地彼此垂直地分隔開(kāi)。其之間的最大垂直距離能夠?qū)崿F(xiàn)殼體中的盡可能大的空間，以具有至少兩點(diǎn)益處。第一，清洗成像設(shè)備可能需要排空在流體線路(fluid line)和打印頭中現(xiàn)存的油墨。容器中的空間適合于將額外的油墨添加到供給部件中。此外，空氣能夠從成像設(shè)備被吸回至供給部件，且供給部件的空間也適合于這樣操作。第二，保持端口分隔開(kāi)很遠(yuǎn)的距離能促使返回端口 22的位置在容器上位于盡可能高處。繼而，返回端口被保持在當(dāng)前填充液位50的上方。這避免了端口中的復(fù)雜的閥。
在使用期間，為了防止使容器中的未使用的油墨擱淺，流體被阻止而不能占據(jù)內(nèi)部的底表面18下方的空間。然而，殼體還包括位于底表面下方的區(qū)段60，以容納油墨退出端口 20的一部分62，以使油墨退出端口的開(kāi)口 48的底部64與內(nèi)部的底表面18大體上水平對(duì)齊。這樣，如果其是以其他方式被定位在底表面18的上方的話，允許內(nèi)部中的大體上全部體積的油墨輸送至成像設(shè)備，而不使該體積的油墨在油墨退出端口的開(kāi)口下方擱淺。
殼體還需要通氣口，以防止在通過(guò)過(guò)度填充供給部件或用空氣加壓供給部件而使流體退出和返回殼體期間的壓力變化。在一個(gè)實(shí)施方式中，通氣端口可以是類似于油墨退出端口和返回端口的端口 70，端口 70與經(jīng)由成像設(shè)備而被連接至空氣源(大氣、循環(huán)空氣、 風(fēng)機(jī)等)的針相適配。當(dāng)針被連通至殼體內(nèi)部時(shí)，殼體被排氣。通氣端口的安置可以采用與供給部件的模塊化組裝相一致的方式被線性地布置在前件上。在圖4A-4C中，圖示了通氣端口在殼體上相對(duì)于油墨退出端口和油墨返回端口的可選擇的位置。在圖4D中，單一的通氣端口存在于殼體的頂部，且單一的組合端口存在于殼體的底部附近以供油墨退出和返回。然而，這需要在成像設(shè)備中具有二通閥和控制器，其使流體控制復(fù)雜化。而在另一個(gè)實(shí)施方式中，在殼體的厚度中通氣口可以是傳統(tǒng)的曲折或蛇形路徑。熟練的技術(shù)人員將注意到，在這些設(shè)計(jì)中的任意一種設(shè)計(jì)中，返回端口的定位還可以呈現(xiàn)為使安置位置更靠近油墨退出端口，而不是遠(yuǎn)離地位于最大垂直距離處。更靠近的油墨退出端口和返回端口可以有助于更好地?cái)嚢桀伭嫌湍蛱峁┢渌囊嫣帯?br> 在成像設(shè)備中，供給部件與流體(再)循環(huán)系統(tǒng)對(duì)接。如圖2-3B所示，流體(再) 循環(huán)系統(tǒng)100包括多通道泵110和多個(gè)貯存器120。泵和貯存器將來(lái)自不同顏色供給部件 10的供給源的流體(再)循環(huán)至噴射頭130以用于成像操作。供給部件可適用于各種顏色，例如藍(lán)綠色(C)、品紅色(M)、黃色(Y)和黑色⑷。類似地，貯存器120和噴射頭的各噴嘴(未示出)均專用于其中一種顏色。其還相互獨(dú)立并且存在于離散的流體循環(huán)通道中。
在使用期間，泵促使流體沿箭頭方向的流體線路進(jìn)入貯存器120中。在滿足一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)泵啟動(dòng)以填充貯存器。示例包括根據(jù)達(dá)到貯存器或供給部件內(nèi)預(yù)定的最低限度、 從噴射頭噴出預(yù)定量的液滴、超過(guò)預(yù)定的時(shí)限、控制流體從噴射頭的排放以使其卸除填裝 (deprime)、或通過(guò)任何其他的方法來(lái)進(jìn)行填充。貯存器的填充自供給部件經(jīng)由其流體退出端口 22而發(fā)生。流體沿流體線路27行進(jìn)至貯存器的底側(cè)125。流體在入端口 127處進(jìn)入貯存器。從噴射頭，沿流體線路29發(fā)生貯存器的填充。流體進(jìn)入立管129形式的第二入口。 立管具有上升至分隔壁145的高度之上的進(jìn)口 131。其操作說(shuō)明如下。流體在出端口 151 和153處離開(kāi)貯存器。流體分別沿流體線路51和53流回至噴射頭和供給部件。(可選擇地，流體從貯存器進(jìn)入和退出可以經(jīng)由通向貯存器周?chē)渌恢玫牧黧w通道來(lái)發(fā)生。也可以設(shè)置有蓋子，以用作貯存器上的罩。噴射頭的入口可以位于在該蓋子中。也可以在需要時(shí)使用貯存器中的油墨液位傳感器。)
此外，分隔壁145界定了具有分離用途的貯存器的分離區(qū)段。在較大的區(qū)段中，壁界定了背壓區(qū)175。在較小的區(qū)段中，壁界定了溢流區(qū)177。正如其名稱所隱含的，背壓區(qū)用作成像設(shè)備的背壓控制機(jī)構(gòu)。溢流區(qū)用作供被溢流至儲(chǔ)存貯存器中的等候送回至供給容器的流體的儲(chǔ)存區(qū)段。(可選擇地，貯存器可以去除分隔壁，并在外壁中采用簡(jiǎn)單的開(kāi)口以使溢出的流體返回至供給部件。)
在使用期間(圖3B)，油墨從供給部件流進(jìn)貯存器120C，油墨在此處填充背壓區(qū) 175。最終，流體上升至比分隔壁的高度更高182，并溢入到溢流區(qū)中。這種操作類似于水壩。一旦進(jìn)入溢流區(qū)中，溢入的流體便能夠即期返回至油墨供給件。同時(shí)，在貯存器120M 中的流體184還沒(méi)有填充至足以溢出分隔壁145的高度。其溢流區(qū)177如所示的保持是空的，或位于比分隔壁的高度低的高度。同時(shí)地，或在間隔開(kāi)的時(shí)期(separate times),流體離開(kāi)貯存器并填充噴射頭130。
正如熟練的技術(shù)人員將注意到的，四個(gè)流體通道將被引起根據(jù)單一的泵110的作用來(lái)操作。在各個(gè)貯存器120中的流體能夠位于不同的高度。當(dāng)泵操作時(shí)，未充滿的貯存器能夠被填充，而充滿的貯存器能夠同時(shí)地使流體返回至其供給容器。這種設(shè)計(jì)消除了一旦達(dá)到溢流液位便會(huì)過(guò)度填充的擔(dān)憂，提供給貯存器的所有額外的流體被返回至供給部件而不需要獨(dú)立地控制每個(gè)通道。流體也不會(huì)從界定貯存器的邊界的外壁190溢出，這是因?yàn)橘A存器中的分隔壁的高度充分地小于外壁的高度。貯存器還可以包括過(guò)濾器181、配件、 隔膜、密封件或在流體力學(xué)上有益的其他結(jié)構(gòu)。此外，流體線路29可以選擇性地包括另一個(gè)泵或止回閥131，以幫助流體從噴射頭返回至貯存器。這種閥可以用于產(chǎn)生真空以將流體引入噴射頭中以供填裝。
所述區(qū)的代表性的尺寸包括16-22立方厘米的背壓區(qū)和2-8立方厘米的溢流區(qū)。溢流區(qū)的容積尺寸還可以被最優(yōu)化以允許打印機(jī)的各種操作。對(duì)于系統(tǒng)液位卸除填裝(system level deprime),使溢流區(qū)的容量制成大或小，以適應(yīng)存在于成像設(shè)備的流體線路中的流體的體積，從而使所有的油墨都可以從噴射頭被吸入并儲(chǔ)存在貯存器中。從溢流區(qū)返回至供給部件的速率也可以增大至比填充貯存器的速率大，以確保溢流區(qū)保持是空的。一旦溢流區(qū)已被排空油墨，空氣將通過(guò)貯存器中的通氣口被吸回至供給部件，這消除了溢流區(qū)段處于真空下的風(fēng)險(xiǎn)。
許多實(shí)施方式的相對(duì)明顯的優(yōu)勢(shì)包括但不局限于(I)基本上將容器中的所有流體輸送至成像設(shè)備；(2)以促進(jìn)油墨在容器壽命期間內(nèi)保持均勻的顏料濃度的方式來(lái)輸送流體；(3)消除了供給部件容器的高度限制；(4)允許成像設(shè)備內(nèi)的供給部件的靈活安置；(5)避免了在噴射頭的填裝操作期間浪費(fèi)油墨的行為；(6)精確地控制成像設(shè)備中的背壓；(7)僅操作并維持用于成像設(shè)備內(nèi)的全部流體通道的單一的泵；以及(8)避免了復(fù)雜性，例如消除或減少了對(duì)以下裝置的需求，所述裝置為用于泵送系統(tǒng)的復(fù)雜的控制系統(tǒng)、離合器、 反饋傳感器等，用于供給部件容器的機(jī)械攪拌棒，以及用于貯存器的浮體/閥。
上述內(nèi)容闡明了本發(fā)明的不同方面。其并非意在全面地說(shuō)明。相反，其被選擇用于提供本發(fā)明原理及其實(shí)際應(yīng)用的最佳說(shuō)明，以使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明， 包括其自然而來(lái)的各種修改。所有修改和改變都包含在如所附權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。相對(duì)明顯的修改包括將不同實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè)特征與其他實(shí)施方式的特征組入口 o
權(quán)利要求
1.一種用于成像設(shè)備的消耗品供給部件，用于存放最初體積的或可再填充體積的油墨，所述供給部件包括殼體，其界定內(nèi)部，以容納一定體積的油墨；以及油墨退出端口和油墨返回端口，所述油墨返回端口具有比所述油墨退出端口大的尺寸。
2.如權(quán)利要求I所述的供給部件，其中當(dāng)所述殼體在使用期間被定向時(shí)，所述油墨返回端口位于所述殼體上所述油墨退出端口的上方。
3.如權(quán)利要求2所述的供給部件，其中所述油墨返回端口位于遠(yuǎn)離所述油墨退出端口的最大垂直距離處。
4.如權(quán)利要求I所述的供給部件，其中所述油墨退出端口和所述油墨返回端口包括球，所述球被朝向所述殼體的外部偏置，以在不使用時(shí)保持關(guān)閉所述端口并將所述一定體積的油墨容納在所述內(nèi)部中。
5.如權(quán)利要求I所述的供給部件,其中所述殼體還包括通氣端口。
6.如權(quán)利要求5所述的供給部件，其中所述通氣端口、所述油墨退出端口和所述油墨返回端口均沿著所述殼體線性地對(duì)齊。
7.如權(quán)利要求6所述的供給部件，其中當(dāng)所述殼體在使用期間被定向時(shí)，所述油墨返回端口是沿著所述殼體而言的最高的端口。
8.如權(quán)利要求I所述的供給部件，其中所述油墨退出端口和所述油墨返回端口界定穿過(guò)所述殼體的厚度的橫截面區(qū)域，所述油墨返回端口的所述區(qū)域比所述油墨退出端口的所述區(qū)域大I. 2倍左右或更大。
9.如權(quán)利要求I所述的供給部件，其中所述殼體界定在所述內(nèi)部中的底表面，所述一定體積的油墨被阻止而不能占據(jù)所述底表面的下方，所述殼體還包括位于所述內(nèi)部的所述底表面的下方的區(qū)段，以容納所述油墨退出端口的一部分，以使當(dāng)所述殼體在使用期間被定向時(shí)，所述油墨退出端口的開(kāi)口的底部與所述內(nèi)部的所述底表面大體上水平，從而大體上使全部的所述一定體積的油墨從所述內(nèi)部輸送至成像設(shè)備，而不使所述一定體積的油墨在所述油墨退出端口的開(kāi)口的下方擱淺。
10.一種用于成像設(shè)備的消耗品供給部件，用于存放最初體積的或可再填充體積的油墨，所述供給部件包括殼體，其界定內(nèi)部，以容納一定體積的油墨；以及油墨退出端口和油墨返回端口，所述油墨返回端口具有橫截面區(qū)域以使流體流入所述殼體中，所述油墨返回端口的橫截面區(qū)域在尺寸上大于所述油墨退出端口的橫截面區(qū)域， 在使用期間，所述油墨退出端口的橫截面區(qū)域使流體從所述殼體流出至成像設(shè)備，在使用期間被定向時(shí)，所述油墨返回端口位于所述油墨退出端口的上方。
11.如權(quán)利要求10所述的供給部件，其中所述油墨退出端口和所述油墨返回端口沿著所述殼體線性地對(duì)齊。
12.如權(quán)利要求11所述的供給部件，其中所述殼體還包括通氣端口，所述通氣端口、所述油墨退出端口和所述油墨返回端口均沿著所述殼體線性地對(duì)齊。
13.如權(quán)利要求10所述的供給部件，其中所述油墨返回端口的橫截面區(qū)域是所述油墨退出端口的橫截面區(qū)域的尺寸的約I. 2倍或更多倍。
14.如權(quán)利要求10所述的供給部件，其中所述殼體界定在所述內(nèi)部中的底表面，所述一定體積的油墨被阻止而不能占據(jù)所述底表面的下方，所述殼體還包括位于所述內(nèi)部的所述底表面的下方的區(qū)段，以容納所述油墨退出端口的一部分，以使當(dāng)所述殼體在使用期間被定向時(shí)，所述油墨退出端口的開(kāi)口的底部與所述內(nèi)部的所述底表面大體上水平，從而大體上使全部的所述一定體積的油墨從所述內(nèi)部輸送至成像設(shè)備，而不使所述一定體積的油墨在所述油墨退出端口的開(kāi)口的下方擱淺。
15.如權(quán)利要求10所述的供給部件，其中所述油墨退出端口和所述油墨返回端口界定穿過(guò)所述殼體的厚度的開(kāi)口，所述開(kāi)口包括用于在不使用時(shí)閉合所述油墨退出端口和所述油墨返回端口的封堵結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求10所述的供給部件，其中模塊化的前件包括垂直對(duì)齊的所述油墨退出端口和所述油墨返回端口兩者，當(dāng)所述殼體在使用期間被定向成面向成像設(shè)備時(shí)，所述模塊化的前件連接至所述殼體的前部，以使所述油墨退出端口和所述油墨返回端口與成像設(shè)備對(duì)接。
17.一種用于成像設(shè)備的消耗品供給部件，用于存放最初體積的或可再填充體積的油墨，所述供給部件包括殼體，其界定內(nèi)部，以容納一定體積的油墨；以及油墨退出端口和油墨返回端口，所述油墨退出端口和所述油墨返回端口界定穿過(guò)所述殼體的開(kāi)口，所述油墨返回端口具有橫截面區(qū)域以使流體流入所述殼體中，所述油墨返回端口的橫截面區(qū)域在尺寸上大于所述油墨退出端口的橫截面區(qū)域，在使用期間，所述油墨退出端口的橫截面區(qū)域使流體從所述殼體流出至成像設(shè)備，所述外殼在使用期間被定向成沿著重力方向朝向所述內(nèi)部的底表面損耗所述一定體積的油墨，所述一定體積的油墨被阻止而不能占據(jù)所述內(nèi)部的所述底表面的下方，所述殼體還包括位于所述內(nèi)部的所述底表面的下方的區(qū)段，以容納所述油墨退出端口的一部分，以使當(dāng)所述殼體在使用期間被定向時(shí)， 所述油墨退出端口的開(kāi)口的底部與所述內(nèi)部的所述底表面大體上水平對(duì)齊，從而大體上使全部的所述一定體積的油墨從所述內(nèi)部輸送至成像設(shè)備，而不使所述一定體積的油墨在所述油墨退出端口的開(kāi)口的下方擱淺。
18.如權(quán)利要求17所述的供給部件，其中模塊化的前件支撐垂直對(duì)齊的所述油墨退出端口和所述油墨返回端口兩者，所述模塊化的前件連接至所述殼體。
19.如權(quán)利要求17所述的供給部件，其中所述殼體還包括通氣端口，其中所述通氣端口、所述油墨退出端口和所述油墨返回端口均沿著所述殼體線性地對(duì)齊。
20.如權(quán)利要求17所述的供給部件，其中所述油墨返回端口的橫截面區(qū)域是所述油墨退出端口的橫截面區(qū)域的尺寸的約2. 0倍或更多倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于微流體應(yīng)用的消耗品供給部件、流體貯存器及再循環(huán)系統(tǒng)。一種用于成像設(shè)備的消耗品供給部件，其存放最初體積的或可再填充體積的油墨。內(nèi)部容納油墨，同時(shí)退出端口和返回端口界定穿過(guò)殼體的開(kāi)口以使內(nèi)部與成像設(shè)備流體地連通。返回端口的開(kāi)口大于退出端口的開(kāi)口。這種設(shè)計(jì)減慢了流體向殼體的返回，這使流體中的氣泡或起泡性減到最少。在使用期間，油墨朝向內(nèi)部的底表面損耗，油墨被阻止而不能占據(jù)內(nèi)部的底表面下方。位于內(nèi)部下方的殼體區(qū)段容納了退出端口的一部分，以使退出端口的開(kāi)口的底部大體上與底表面水平地對(duì)齊。這防止了油墨在退出端口下方擱淺。進(jìn)一步的實(shí)施方式包括端口配置、構(gòu)造及模塊化部件等等。
文檔編號(hào)B41J2/185GK102529398SQ2011104431
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者戴維·A·沃德, 查爾斯·S·奧爾德利奇, 格雷戈里·T·韋布, 特雷弗·D·格雷, 羅伯特·H·麥森肯斯, 詹森·T·范德普爾 申請(qǐng)人:利盟國(guó)際有限公司